2021版IEC 61215 系列標(biāo)準(zhǔn)全項(xiàng)測試能力覆蓋

鑒衡認(rèn)證中心致力于為中國光伏產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。作為“國家能源風(fēng)能太陽能仿真與檢測認(rèn)證技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”依托單位，鑒衡在浙江嘉興建有華東光伏檢測中心，目前具備2021版IEC 61215標(biāo)準(zhǔn)全項(xiàng)測試能力。

2021版IEC 61215系列標(biāo)準(zhǔn)已于2021年2月23日正式發(fā)布，此次標(biāo)準(zhǔn)的變動(dòng)對(duì)近年來不斷創(chuàng)新的光伏組件技術(shù)做出了新的規(guī)定和要求。鑒衡認(rèn)證中心的技術(shù)專家作為IEC TC82標(biāo)委會(huì)正式成員一直積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)，實(shí)時(shí)跟進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程并就標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)和更新內(nèi)容及時(shí)向行業(yè)分享。

此次新發(fā)布的版本被稱之為繼2016版之后的第二版，這也是IEC 61215(1993年第一次發(fā)布)發(fā)展史上的第四次重大版本迭代。

新版本不僅針對(duì)諸多行業(yè)熱點(diǎn)進(jìn)行了更新，同時(shí)也在范圍中著重提到針對(duì)電子消費(fèi)級(jí)光伏產(chǎn)品可參考IEC TS 63163的測試要求，對(duì)于需要更高產(chǎn)品一致性的需求可依據(jù)IEC62941光伏組件生產(chǎn)質(zhì)量體系的要求。

新版IEC 61215:2021主要變更內(nèi)容解析(相較于2016版)

一、雙面組件的定義，測試方法和相關(guān)要求

二、柔性組件的定義，測試方法和相關(guān)要求

三、超大尺寸組件及代表樣品的定義，測試方法和相關(guān)要求

四、動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷測試和電勢差誘導(dǎo)衰減(PID)測試序列

五、組件在高溫條件下運(yùn)行的要求

六、其它相關(guān)變更內(nèi)容

一 雙面組件的定義、測試方法和要求

雙面組件的定義

在2021版IEC 61215-1標(biāo)準(zhǔn)中，明確定義了雙面組件,即組件的正反兩面都能通過光生伏特效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)化為電能，但是在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測試要求中還有一個(gè)附加定義，即制造商需要在銘牌或者數(shù)據(jù)表中聲明該組件的最大功率雙面系數(shù)需≥20%，才能把組件定義為雙面組件。如果組件被作為單面組件受測，測試實(shí)驗(yàn)室需至少采取下列方法中的一種驗(yàn)證組件是單面：

電池制造商提供信息證明電池片背面為完全金屬化

組件制造商提供背板光譜解析傳輸數(shù)據(jù)

根據(jù)IEC 60904-1-2的測試方法測試一塊樣品以確定雙面系數(shù)

雙面組件的術(shù)語

⑴雙面系數(shù)

即雙面組件正反面電參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)測試條件(STC)下的比值，短路電流雙面系數(shù)φIsc=ISCr/ISCf、開路電壓雙面系數(shù)φVoc=VOCr/VOCf和最大功率雙面系數(shù)φPmax=Pmaxr/Pmaxf，其中r=組件背面參數(shù)，f=組件正面參數(shù)。雙面組件的雙面系數(shù)主要考量的是雙面組件背面和正面的一個(gè)發(fā)電效率比。系數(shù)越高，則背面的發(fā)電效率就越接近于正面。

⑵雙面銘牌輻照度(BNPI)和雙面可靠性輻照度(BSI)

雙面銘牌輻照度(BNPI)定義為：組件正面接收1000w/m²輻照度同時(shí)背面接收135w/m²輻照度下的電性能，除了輻照度其他測試條件和STC一致，等效輻照度GE=1000w/m²+φ*135w/m²。

雙面可靠性輻照度(BSI)：組件正面接收1000w/m²同時(shí)背面接收300w/m²輻照度下的電性能，除了輻照度其他測試條件和標(biāo)準(zhǔn)測試條件(STC)一致，等效輻照度GE=1000w/m²+φ*300w/m²。

圖1 不同地表反射率率和雙面組件綜合輻照度之間的關(guān)系

圖1中縱軸包括兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):1300w/m²和1135w/m²。135w/m²對(duì)應(yīng)于IEC 60904-3中定義的環(huán)境條件下雙面組件離地高度1米時(shí)背面所接受到的平均輻照度。基于此得到的雙面組件在BNPI條件下的測試結(jié)果不僅與傳統(tǒng)STC條件下的結(jié)果具有良好的兼容性，并且使在相同的條件下對(duì)雙面和單面組件的光伏性能進(jìn)行直接對(duì)比成為可能。除此外，BNPI條件下的性能測試結(jié)果也可以為組件選型和系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供具有價(jià)值的參考信息。由于背面發(fā)電，雙面組件在戶外通常比單面組件產(chǎn)生更高的電流。較高的電流可能導(dǎo)致光伏組件局部溫度過高，特別是在發(fā)生電流聚集的區(qū)域。因此新版2021版 61215標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)測試條件相應(yīng)進(jìn)行了修訂來反映出雙面組件在戶外高電流的情況。1300w/m²是綜合各種不同應(yīng)用場景下可能達(dá)到的背面輻照度的極端情況、實(shí)際應(yīng)用中這些場景的出現(xiàn)概率而確定的一個(gè)較為合理的強(qiáng)度，從圖1中也可以看出1300w/m²這個(gè)點(diǎn)已經(jīng)能覆蓋絕大部分的地表反射率，可以被認(rèn)為是一個(gè)合理的針對(duì)雙面組件可靠性驗(yàn)證測試的背面輻照度。

雙面組件的性能標(biāo)定

雙面組件的性能標(biāo)定需要在STC和BNPI兩個(gè)條件下同時(shí)符合Gate 1的判定。在Gate 2判定中，只針對(duì)BNPI再次進(jìn)行判定，對(duì)STC則不作要求。

判定公式如圖2所示，其中m1 和 t1 分別為Pmax 的實(shí)驗(yàn)室測試不確定度和生產(chǎn)商給出的功率公差上限的百分比。r則代表實(shí)驗(yàn)室測試的可復(fù)性。

圖2 雙面組件性能標(biāo)定

雙面組件的測試方法

雙面組件的相關(guān)測試方法依據(jù)IEC TS 60904-1-2。從下列測試框架中可以了解到雙面組件的雙面系數(shù)，單面照射和雙面照射的測試方法。

雙面組件的雙面系數(shù)測量方法

測試框架如圖3所示。

圖3 雙面組件雙系數(shù)測試

測試程序總共分位四個(gè)步驟：

正面STC測試，確保組件背面的輻照度小于3w/m²

反面STC測試，確保組件正面的輻照度小于3w/m²和組件零部件對(duì)電池的遮擋影響降到最低

通過兩次正反面的電性能測試數(shù)據(jù)計(jì)算三個(gè)雙面系數(shù)

基于三個(gè)雙面系數(shù)，計(jì)算之后的等效輻照度

雙面組件的單面等效輻照度測試方法

測試框架如圖4所示。

圖4 雙面組件等效輻照度測試

測試程序分位四個(gè)步驟：

組件背面輻照度不超過3w/m²

根據(jù)雙面系數(shù)計(jì)算雙面組件的等效輻照度

調(diào)節(jié)太陽能模擬器輻照度至等效輻照度GE

測試得出BNPI或者BSI條件下的電性能

銘牌標(biāo)定等效輻照：GE=1000w/m²+φ*135w/m²，φ取電流和功率雙面系數(shù)中較小的一個(gè)。

雙面可靠性測試等效輻照：GE=1000w/m²+φ*300w/m²，φ取電流和功率雙面系數(shù)中較小的一個(gè)。

雙面組件雙面照射測試方法

測試框架如圖5所示。

圖5 雙面組件雙面照射

測試程序分位五個(gè)步驟：

具備雙面同時(shí)照射能力的太陽能模擬器

組件四周均為非反光材料，避免兩個(gè)光源的反射

正面輻照度1000w/m²

背面同時(shí)照射輻照度135w/m²或者300w/m²

測試BNPI或BSI條件下的電性能參數(shù)

線性推算法測試BSI下的電性能參數(shù)：

由于太能能模擬器可能達(dá)不到測試BSI的要求，因此可以用低輻照度下的電性能參數(shù)來推算高輻照度下的電性能參數(shù)，公式如圖6所示：

圖6 公式推算法

雙面組件的銘牌、文件和可靠性測試

雙面組件的銘牌需要額外包含雙面系數(shù)和BNPI下的電性能參數(shù)，銘牌簡單例子如圖7所示。

圖7 雙面組件銘牌案例

針對(duì)雙面組件的數(shù)據(jù)表或安裝手冊(cè)被要求包含：

BNPI下的Voc，Pmax和Isc以及