IEC TS 62804-22022 光伏（PV）组件.检测潜在诱发退化的试验方法.第2部分薄膜标准立项发展报告

光伏（PV）组件检测潜在诱发退化的试验方法第2部分：薄膜标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Photovoltaic(PV)Modules–TestMethodsfortheDetectionofPotential-InducedDegradation–Part2:Thin-Film摘要潜在诱导退化（Potential-InducedDegradation,PID）是制约光伏组件长期可靠运行的关键失效模式之一，其对薄膜光伏组件的影响机理与晶硅组件存在显著差异，因此亟需建立针对性的检测方法标准。本报告围绕国际电工委员会发布的标准IECTS62804-2:2022《光伏（PV）组件检测潜在诱发退化的试验方法第2部分：薄膜》展开系统研究。报告首先阐述了薄膜光伏组件PID效应的物理机理及其与传统晶硅组件的本质区别，梳理了该标准立项的国际产业背景与技术需求；其次对该标准的核心技术框架、试验方法和关键参数进行了深入解读；在此基础上，报告重点介绍了标准主要起草单位之一——中国建材检验认证集团股份有限公司（CTC）在标准编制过程中发挥的技术支撑作用。报告认为，IECTS62804-2:2022的发布填补了薄膜光伏组件PID检测方法的国际标准空白，对于完善光伏产品质量评价体系、促进薄膜光伏技术的规模化应用具有重要意义。未来，随着钙钛矿等新型薄膜技术的产业化推进，该标准的适用范围和方法体系将持续演进。关键词：光伏组件；薄膜；潜在诱导退化；IEC标准；可靠性测试；国际标准化Keywords:Photovoltaicmodules;Thin-film;Potential-induceddegradation;IECstandard;Reliabilitytesting;Internationalstandardization1引言1.1研究背景在全球能源转型与碳中和目标驱动下，光伏发电已成为最具增长潜力的可再生能源形式之一。据国际能源署（IEA）统计，截至2022年底，全球光伏累计装机容量已突破1.2TW，年新增装机量连续多年保持两位数增长。在光伏技术多元化发展格局中，薄膜光伏组件凭借其弱光响应好、温度系数低、大规模制造成本潜力大等优势，在光伏建筑一体化（BIPV）、柔性组件、特殊场景应用等领域占据重要市场地位。然而，随着光伏系统运行年限的累积，组件的长期可靠性问题日益凸显。其中，潜在诱导退化（PID）作为一种导致组件功率显著衰减的失效模式，已引起行业广泛关注。PID效应是指光伏组件在系统中承受对地高电压时，由于电位差驱动离子迁移导致组件性能退化的现象。对于薄膜光伏组件而言，由于其采用的透明导电氧化物（TCO）层、吸收层材料体系及封装结构与传统晶硅组件存在本质差异，其PID退化机理和表现形态也截然不同，因此需要建立专门的检测方法和评价标准。1.2标准立项的必要性2012年，IECTS62804-1:2015《光伏（PV）组件检测潜在诱发退化的试验方法第1部分：晶硅》正式立项，经多年编制于2015年发布，为晶硅光伏组件的PID检测提供了统一的技术依据。然而，该标准在适用范围中明确排除了薄膜组件，使得薄膜光伏组件的PID评价长期缺乏权威的国际标准依据。与此同时，薄膜光伏产业界对于建立PID检测标准的呼声日益强烈。一方面，薄膜组件制造商需要标准化的检测方法来验证产品可靠性、进行质量控制和改进工艺；另一方面，系统集成商、业主方和第三方检测机构需要统一的评价依据来进行组件选型和验收。更为重要的是，随着钙钛矿太阳能电池等新型薄膜技术的迅猛发展，薄膜光伏组件的技术路线多元化趋势显著增强，建立系统性的PID检测方法标准已成为推动行业健康发展的迫切需求。1.3标准基本信息本标准编号为IECTS62804-2:2022，全称为《光伏（PV）组件检测潜在诱发退化的试验方法第2部分：薄膜》（Photovoltaic(PV)modules–Testmethodsforthedetectionofpotential-induceddegradation–Part2:Thin-film），由国际电工委员会（IEC）于2022年3月29日正式发布，归口管理为IEC/TC82（太阳能光伏能源系统技术委员会）。该标准为技术规范（TechnicalSpecification）类型，现行有效，分类号为太阳能工程领域，标准语言为英语。2标准技术内容解析2.1标准适用范围IECTS62804-2:2022适用于所有类型的薄膜光伏组件，包括但不限于非晶硅（a-Si）、微晶硅（μc-Si）、铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）等主流薄膜技术路线。标准明确规定了薄膜光伏组件在特定温度、湿度和偏压条件下承受系统电压时，其性能退化程度的试验方法和评价程序。需要特别指出的是，与IECTS62804-1主要针对晶硅组件不同，本标准的适用对象涵盖了叠层结构、柔性衬底等新型薄膜组件形态，体现了标准的前瞻性和包容性设计理念。2.2试验方法框架2.2.1试验原理薄膜光伏组件的PID效应与晶硅组件存在显著差异。在晶硅组件中，PID主要由玻璃中的钠离子在电场驱动下向电池片表面迁移并在SiNx减反射层中累积引起；而在薄膜组件中，退化机制涉及TCO层与吸收层界面的离子迁移、功函数变化以及分流路径形成等多种复杂过程。基于上述机理差异，本标准在试验方法设计上充分考虑了薄膜组件的材料特性和退化特征。2.2.2试验条件标准规定了系统的试验条件参数体系：-温度条件：薄膜组件的PID试验通常在60℃±2℃条件下进行，该温度设定兼顾了加速退化效果与实际应用环境的关联性；-湿度条件：相对湿度控制在85%±5%，以模拟高湿环境下组件封装材料的水汽渗透状态；-偏压条件：施加电压范围为系统最大系统电压的1.0倍至1.5倍，典型值为1000V，极性根据组件在系统中的实际接地方式确定；-试验时间：标准规定了96小时为基准试验时长，同时允许根据产品类型和评价需求适当延长至192小时或更长时间。2.2.3性能评价指标标准规定了试验前后组件性能的评价方法，主要包含以下关键指标：-最大功率（Pmax）衰减率：作为判定组件是否通过试验的核心指标，标准明确指出试验后组件最大功率衰减不超过5%视为通过；-开路电压（Voc）和短路电流（Isc）变化：用于辅助分析退化机理；-填充因子（FF）变化：对判断分流路径形成等退化模式具有重要的诊断价值；-红外热成像检测：标准建议对试验后的组件进行热成像扫描，以识别局部缺陷和热点区域；-电致发光（EL）或光致发光（PL）成像：用于可视化观察退化分布情况，辅助失效分析。2.3与其他标准的协调性IECTS62804-2:2022在设计过程中充分考虑了与IEC61215《光伏（PV）组件设计鉴定和定型》（现行版本为IEC61215-1:2021及IEC61215-1-1~1-4系列）和IEC61730《光伏（PV）组件安全鉴定》（现行版本为IEC61730-1:2016和IEC61730-2:2016）等基础标准的衔接，确保其在光伏组件标准体系中定位清晰、协调一致。此外，标准在制定过程中积极参考了IECTS62804-1:2015的成熟经验，在试验方法框架、评价流程和报告模板等方面保持了延续性，便于检测机构同时实施两部分的检测工作。3标准制定背景与产业需求3.1薄膜光伏市场发展态势近年来，全球薄膜光伏市场呈现稳步增长态势。根据行业统计，2022年全球薄膜组件出货量约18GW，占全球组件总出货量的约8%。其中CdTe组件在公用事业级电站中占据主导，CIGS组件在BIPV和柔性应用领域持续拓展。与此同时，钙钛矿太阳能电池作为最具前景的新型薄膜技术，其转换效率已在实验室实现超过26%的纪录，产业化进程不断加速。薄膜组件市场的持续扩大，使得对其长期可靠性，尤其是PID性能的系统评价需求愈发迫切。在多个实际光伏电站的运行案例中，已发现薄膜组件因PID效应导致功率衰减达10%~30%的现场报告，直接影响了电站投资收益评估和运维策略制定。3.2标准缺口的制约效应在IECTS62804-2:2022发布之前，薄膜光伏组件PID性能的检测面临以下困境：1.检测方法不统一：各检测机构和企业实验室采用自行设计的试验方案，温度、湿度、偏压条件和试验时长各异，导致检测结果缺乏可比性；2.评价依据缺失：IECTS62804-1明确不适用于薄膜组件，使得薄膜组件的PID性能无法在IEC框架下进行合格评定；3.国际贸易壁垒风险：部分国家和地区的准入要求中已包含PID检测项目，但缺乏适用的国际标准，导致中国薄膜组件出口面临额外检测成本。因此，制定薄膜光伏组件PID检测方法国际标准，不仅是解决上述问题的直接手段，也是构建完善的光伏标准体系、促进全球光伏贸易便利化的重要举措。4主要起草单位介绍4.1中国建材检验认证集团股份有限公司概况中国建材检验认证集团股份有限公司（ChinaBuildingMaterialTest&CertificationGroupCo.,Ltd.，简称CTC/国检集团）是IECTS62804-2:2022的重要起草单位之一。CTC隶属于中国建材集团有限公司，是国内建筑材料及无机非金属材料领域规模最大的第三方检验认证机构，也是中国光伏产品检测领域的权威机构之一。CTC成立于1984年，总部位于北京，2016年在上海证券交易所主板上市（股票代码：603060）。经过近四十年的发展，CTC已形成检验检测、认证评价、安全服务、仪器装备、延伸服务五大业务平台，分支机构和服务网络覆盖全国主要省市。4.2在标准编制中的技术贡献CTC在光伏领域的技术积累可追溯至2005年，其光伏检测实验室是国内最早开展光伏组件环境可靠性和安全性检测的第三方实验室之一。在IECTS62804-2:2022的编制过程中，CTC主要发挥了以下方面的作用：技术试验验证：CTC依托其国家太阳能光伏（电）产品质量监督检验中心平台，组织开展了多轮薄膜组件PID比对试验，涵盖CdTe、CIGS、非晶硅等多种技术类型，为确定试验条件参数边界提供了系统的试验数据支撑。中国产业情况反馈：作为中国薄膜光伏产业发展情况的直接观察者，CTC在标准讨论中积极反馈了中国薄膜组件制造企业的技术能力和检测需求，推动标准在试验严酷度设置上兼顾了技术先进性与产业可行性的平衡。标准文本编制：CTC专家参与了标准中试验程序部分和附录内容的起草工作，在试验步骤的规范性表述和可操作性方面做出了实质性贡献。4.3国际化标准活动CTC长期深度参与IEC/TC82（太阳能光伏能源系统技术委员会）的国际标准化活动，是IEC/TC82国内技术对口单位——中国电子技术标准化研究院的重要合作机构。CTC专家多次担任中国代表团成员参加IEC/TC82年会及各工作组会议，在光伏组件可靠性试验方法领域持续输出中国技术方案和实践经验。5标准实施意义与影响分析5.1对薄膜光伏产业的重要意义IECTS62804-2:2022的发布实施，对薄膜光伏产业具有里程碑式的意义：提升产品质量水平：统一的检测标准促使薄膜组件制造商将PID性能纳入产品设计和工艺控制的常规考量，推动从源头提升产品可靠性。降低系统运行风险：为光伏电站开发商和业主提供了明确的组件PID性能评价工具，有助于在系统设计阶段规避PID风险，降低全生命周期的运维成本。促进公平市场环境：标准化的检测方法和判定指标消除了因检测方法不一致导致的商业争议，有利于构建公平透明的市场竞争环境。5.2对中国光伏产业的影响中国是全球最大的光伏组件制造国和出口国，在薄膜光伏领域也已形成一定的产业规模。IECTS62804-2:2022的实施对中国光伏产业具有多重积极意义：-为中国薄膜组件制造企业的产品出口提供了明确的检测依据，有利于突破潜在的贸易技术壁垒；-CTC等国内检测机构可依据该标准开展国际互认的检测服务，提升中国第三方检测机构的国际竞争力；-为中国后续制定薄膜光伏组件PID检测国家标准提供了重要的参考基础。5.3对光伏标准体系的完善作用IECTS62804-2:2022的发布填补了IEC标准体系中薄膜光伏组件PID检测方法的技术空白，与IECTS62804-1形成互补，共同构成了覆盖晶硅和薄膜两大技术路线的完整PID检测方法体系。此外，该标准的发布也为后续其他新型光伏技术的PID检测标准制定提供了方法论参考。6结论与展望IECTS62804-2:2022《光伏（PV）组件检测潜在诱发退化的试验方法第2部分：薄膜》是国际光伏标准化领域的一项重要成果。该标准在深入理解薄膜光伏组件PID退化机理的基础上，结合产业实际需求和国际比对试验验证结果，确立了科学合理、可操作性强的试验方法和评价体系，填补了该领域的国际标准空白。本标准的发布实施，对于引导薄膜光伏组件制造商提升产品可靠性、帮助系统端有效防控PID风险、促进国际贸易便利化等方面，都将发挥重要的技术支撑作用。同时，标准在编制过程中融合了包括中国在内的多个国家的技术经验和产业实践，体现了国际标准制定的开放性与包容性。展望未来，薄膜光伏技术仍处于快速发展期，特别是钙钛矿太阳能电池技术的产业化进程不断加快，其对PID检测方法提出了新的课题。IEC/TC82将持续关注新型薄膜技术的可靠性评价需求，适时启动标准的修订和扩展工作。可以预见，随着标准体系的不断完善，薄膜光伏技术的应用前景将更加广阔，在全球能源转型进程中发挥更加重要的作用。参考文献[1]IECTS62804-2:2022,Photovoltaic(PV)modules–Testmethodsforthedetectionofpotential-induceddegradation–Part2:Thin-film[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2022.[2]IECTS62804-1:2015,Photovoltaic(PV)modules–Testmethodsforthedetectionofpotential-induceddegradation–Part1:Crystallinesilicon[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2015.[3]IEC61215-1:2021,Terrestrialphotovoltaic(PV)modules–Designqualificationandtypeapproval–Part1:Testrequirements[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2021.[4]IEC61730-1:2016,Phot