T∕CPIA 0135-2025 钙钛矿晶体硅叠层光伏组件双面电参数测试方法

CCS31.260CCST/CPIA0135—2025I前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4预处理仪器设备要求 25样品 26叠层光伏组件的电流-电压(I-V)特性测量要求 26.1太阳模拟器 26.2标准组件 26.3电流-电压测试设备 26.4测试架 26.5温度控制 26.6温度监测 56.7温度监控设备 56.8辐照监控设备 56.9测试环境条件 57试验原理 38试验 38.1仪器校准 38.2试验程序 38.3试验步骤 69试验数据处理 5 6附录A（资料性）测试电学性能 7A.1组件测试电学性能参数 7T/CPIA0135—2025本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国光伏行业协会标准化技术委员会提出并归口。本文件起草单位：天合光能股份有限公司、中国电子技术标准化研究院、国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司西宁分公司、无锡市检验检测认证研究院、杭州福斯特应用材料股份有限公司、晶澳（扬州）太阳能科技有限公司、北京理工大学、宁德时代新能源科技股份有限公司、中国科学院化学研究所、中国大唐集团技术经济研究院有限责任公司、阿特斯阳光电力集团股份有限公司、陕西众森电能科技有限公司。本文件主要起草人：徐业、张学玲、夏锐、刘彬、储银枝、朱冰洁、汪浩楠、尹海鹏、朱城、薄祥喜、崔勇、王涛、张树德、邢志阳。T/CPIA0135—20251钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件双面电参数测试方法本文件规定了钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件双面电参数相关的测试方法,包括定义和符号、仪器设备要求、样品、试验步骤、试验数据处理和报告等内容。本文件仅适用于钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T6495.7光伏器件第7部分：光伏器件测量过程中引起的光谱失配误差的计算T/CPIA0032-2022钙钛矿光伏电池及组件的电流-电压(I-V)特性测量方法IEC61215-2:2021地面用光伏组件设计鉴定和定型第2部分：测试程序[Terrestrialphotovoltaic(PV)modules-Designqualificationandtypeapproval—Part2:Testprocedures]IEC60904-1:2020光伏器件第1部分：光伏电流-电压特性的测量[Photovoltaicdevices—Part1:Measurementofphotovoltaiccurrent-voltagecharacteristics]IEC60904-1-2:2024光伏器件第1-2部分：双面光伏器件电流-电压特性测量[Photovoltaicdevices—Part1-2:Measurementofcurrent-voltagecharacteristicsofbifacialphotovoltaic(PV)devices]IEC60904-2:2023光伏器件第2部分：标准光伏器件的要求[Photovoltaicdevices—Part2:Requirementsforphotovoltaicreferencedevices]IEC60904-4:2019光伏器件第4部分：标准光伏器件校准溯源性建立程序[Photovoltaicdevices—Part4:Photovoltaicreferencedevices—Proceduresforestablishingcalibrationtraceability]IEC60904-7:2019光伏器件第7部分：光伏器件测量的光谱失配修正计算方法[Photovoltaicdevices—Part7:Computationofthespectralmismatchcorrectionformeasurementsofphotovoltaicdevices]IEC60904-8:2014光伏器件第8部分：光伏器件光谱响应的测量[Photovoltaicdevices—Part8:Measurementofspectralresponsivityofaphotovoltaic(PV)device]IEC60904-9:2020光伏器件第9部分：太阳模拟器特性分级[Photovoltaicdevices—Part9:Classificationofsolarsimulatorcharacteristics]3术语和定义T/CPIA0032-2022界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1双面标准测试条件bifacialstandardtestcondition；BSTC测试条件为大气质量AM1.5，测试温度为25℃,正面辐照强度为1000W/m2，背面辐照强度为135W/m2的测试条件。3.2正面光照illuminationonthefrontside在25℃条件下，采用1000W/m2功率密度的光源对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射。T/CPIA0135—202523.3双面光照illuminationonbothside在25℃条件下，采用1000W/m2功率密度的光源对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿一侧进行辐射同时叠加采用135W/m2功率密度的光源对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的晶硅一侧进行辐射。3.4正面功率powerofthefrontside在正面光照下，使用IEC60904-1:2020要求的I-V曲线测试装置，测试组件的最大输出功率。3.5双面功率powerofbothsides在双面光照下，使用符合IEC60904-1:2020要求的I-V曲线测试装置，测试组件的最大输出功率。4预处理仪器设备要求叠层光伏组件的预处理设备应满足IEC61215-2:2021的4.19（MQT19）条款中稳定性测试的仪器设备要求。5样品测试样品应符合以下相关要求：a)双面发电钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件，是由晶体硅底电池为基底制备半透明钙钛矿顶电池经过互联封装获得的光伏组件；b)组件面积不小于7200cm2。6叠层光伏组件的电流-电压(I-V)特性测量要求6.1太阳模拟器太阳模拟器设备应符合下列要求：a)符合IEC60904-9:2020中规定的不低于AAA级要求的太阳模拟器，光谱范围应覆盖300nm～1200nm且有效光照面积大于组件面积；b)测试I-V特性前后应用光谱仪测试光谱以计算光谱失配因子,失配因子计算方法参考GB/T6495.7的规定。6.2标准组件标准组件应符合下列要求：a)标准组件：应符合IEC60904-2:2023、IEC60904-4:2019对于标准组件的规定，宜选用晶体硅光伏组件（波长响应范围300nm～1200nm）以及配备有滤光功能的晶体硅光伏组件（前板玻璃采用KG5滤光玻璃，波长响应范围300nm～800nm）作为标准组件；b)叠层光伏组件钙钛矿顶电池和底电池分别对应的光谱响应范围不同，因此需要具备两块分别与被测顶底电池光谱响应度相匹配的标准组件。6.3电流-电压测试设备应符合IEC60904-1:2020对测量设备的要求，具备符合精度等级的电流、电压表及连接端口的数据采集和处理系统。6.4测试架包括测试支架或轨道，使试验样品与标准组件在与中心入射光线垂直的相同平面。6.5温度控制待测组件放置于（25±1）℃环境下不低于4小时，将待测组件温度控制在（25±1）℃。T/CPIA0135—202536.6温度监测将叠层光伏组件放置在测试台后，使用红外测温仪放在固定位置监测叠层光伏组件温度，监测点放置在组件有效测试面积内，建议温度传感器安置在组件平均温度有代表性的位置（组件背面中心位置），持续监测温度1min，温度变化不能超过±1%；在后续的测试过程中，都可选择两种方式进行温度监测。6.7温度监控设备符合IECTR63228:2019第10部分的要求。6.8辐照监控设备符合IEC60904-1:2020第5条款的要求。6.9测试环境条件环境相对湿度不高于50%。7试验原理通过控制光源的辐照通量与正背面光源的开启时间，模拟叠层光伏组件在户外不同光谱以及双面辐射下的电学性能，其控制过程如图1所示，通过IV测试可以获得双面发电钙钛矿晶体硅叠层光伏组件的正面、双面以及不同辐照光谱下的综合电学性能。图1测试过程中辐照度变化过程示意图8试验8.1仪器校准使用IEC60904-9:2020中规定的不低于AAA级要求的太阳模拟器，采用同一标准组件正面（1000W/m2）、背面（135W/m2）分别对正、背面光源进行校准。若无标准组件，则可采用根据IEC60904-8:2014的规定测量组件的光谱响应度及太阳模拟器的光谱分布，按IEC60904-7:2019的规定校正组件数据。8.2试验程序试验程序应符合下列条件：a)选取制备该组件的钙钛矿/晶体硅电池完成一次量子效率测试，确定顶底电池的光谱响应范围，测试方法参照IEC60904-8:2014的规定；b)基于带有不同光谱响应范围的标准组件分别调节不同波长范围的辐照总量，满足：实验组一调节E1/E1AM1.5G=1.0，E2/E2AM1.5G=1.0,为标准模拟AM1.5G光谱，各波段的能量比符合A级；实验组二首先调节E1各波段光谱满足E1/E1AM1.5G=1.1，E2各波段光谱满足E2/E2AM1.5G=0.9，且E1与E2波段范围内各波段的能量比符合A级，进而调整模拟器输出功率，满足E1+E2的总功率满足1000W/m2；T/CPIA0135—20254实验组三首先调节E1各波段光谱满足E1/E1AM1.5G=0.9，E2各波段光谱满足E2/E2AM1.5G=1.1，且E1与E2波段范围内各波段的能量比符合A级，进而调整模拟器输出功率，满足E1+E2的总功率满足1000W/m2；其中E1为能量大于Eg的光子积分功率密度；E2为能量低Eg的光子积分功率密度；E1AM1.5G为AM1.5G光谱中能量大于Eg的光子积分功率密度；E2AM1.5G为AM1.5G光谱中能量小于Eg的光子积分功率密度；Eg：将钙钛矿的量子效率曲线转换为光子能量（eV）作为横轴后，采用一阶导数法（微分）提取带隙位置。具体计算EQE相对于光子能量的导数d(EQE)/dE，其峰值对应吸收边缘最陡变化处，代表钙钛矿材料的光学带隙Eg。注：假设钙钛矿的带隙为1.68eV，E对应图2不同实验组对应的辐照通量示意图8.3试验步骤实验流程按下述步骤开展：a)在25℃下，使用实验组一的光谱在1000W/m2的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射，如图所示3，测试流程对应图1的t1-t2。得到正面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为Pmax_F1、VOC_F1、ISC_F1、Vm_F1、Im_F1、FFF1；b)在25℃下，采用实验组一的光谱在1000W/m2的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射同时叠加实验组一的光谱在135W/m2的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的晶硅一侧进行辐射,如图4所示,测试流程对应图1的t2-t3。得到双面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为Pmax_B1、VOC_B1、ISC_B1、Vm_B1、Im_B1、FFB1；c)在25℃下，使用实验组二的光谱在1000W/m2的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射，如图所示3，测试流程对应图1的t3-t4。得到正面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为Pmax_F2、VOC_F2、ISC_F2、Vm_F2、Im_F2、FFF2；d)在25℃下，采用实验组二的光谱在1000W/m2的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射同时叠加实验组二的光谱在135W/m2的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的晶硅一侧进行辐射。如图4所示，测试流程对应图1的t4-t5。得到双面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为Pmax_B2、VOC_B2、ISC_B2、Vm_B2、Im_B2、FFB2；e)在25℃下，使用实验组三的光谱在1000W/m2的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射，如图3所示,测试流程对应图1的t5-t6。得到正面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为Pmax_F3、VOC_F3、ISC_F3、Vm_F3、Im_F3、FFF3；f)在25℃下，采用实验组三的光谱在1000W/m2的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射同时叠加实验组三的光谱在135W/m2的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的晶硅一侧进行辐射。如图4所示，测试流程对应图1的t6-t7。得到双面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为Pmax_B3、VOC_B3、ISC_B3、Vm_B3、Im_B3、FFB3。T/CPIA0135—20255图3双面叠层光伏组件的正面功率测试示意图图4双面叠层光伏组件的双面功率测试示意图9试验数据处理叠层光伏组件件双面功率增益因子按照公式（1）计算：___式中：Pmax_B1——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组1光谱下，双面照射的输出功率；Pmax_B2——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组2光谱下，双面照射的输出功率；Pmax_B3——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组3光谱下，双面照射的输出功率；Pmax_F1——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组1光谱下，正面照射的输出功率；Pmax_F2——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组2光谱下，正面照射的输出功率；Pmax_F3——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组3光谱下，正面照射的输出功率。叠层光伏组件件双面功率偏差因子按照公式（2）（3）计算：ΔPmax_Blue