Um, Introdução: PorquêIEC 60904-1 é tão importante?

Os principais indicadores de desempenho no desenvolvimento, produção, certificação e comércio de produtos fotovoltaicosA potência máxima (Pmax), a tensão de circuito aberto (Voc), a corrente de curto-circuito (Isc) e o fator de preenchimento (FF) são derivados diretamente da curva de propriedade I-V. Se os métodos de medição não forem uniformes, os dados obtidos por diferentes laboratórios e equipamentos não serão comparáveis e o comércio e a troca de tecnologia em toda a indústria ficarão em caos.

O objetivo principal da IEC 60904-1 é:Especificar métodos de medição para garantir resultados altamente consistentes em qualquer laboratório que cumpra os padrõesÉ.A medição de potência é a base de quase todas as outras normas de teste fotovoltaico, como IEC 61215 (durabilidade dos componentes) e IEC 61646 (componentes de película fina), e é conhecida como "padrão no padrão".

Dois. Condições de teste básicas: Condições de teste padrão (STC

As medições especificadas pela IEC 60904-1 devem serCondições de teste padrão (Condições de ensaio padrão (STC)Este é o ponto de referência para a comparação de todos os dados. STC é definido como:

·Radiação (Irradiação): 1000 W/m²

·Temperatura da bateria (Temperatura da célula): 25°C

·Espectro (Espectro): AM 1.5G(A qualidade atmosférica éEspectro padrão global de 1,5)

Pontos importantes da interpretação:

1. Temperatura da bateria Temperatura ambiente:O padrão exige explicitamente que a "temperatura de congelamento da bateria" seja de 25°C. Em testes práticos, os componentes geram calor ao trabalhar, geralmente a uma temperatura superior à temperatura ambiente. Como resultado, os testes geralmente precisam ser realizados em uma plataforma de controle de temperatura e monitorados e corrigidos em tempo real por sensores de temperatura até 25°C.

2. Correspondência espectral:O espectro da fonte de luz do simulador deve ser altamente compatível com o espectro padrão AM 1.5G. A descomposição espectral é uma das principais fontes de erros de medição. O padrão é limitado pela correspondência espectral, exigindo uma correspondência entre 0,75 e 1,25 em uma determinada faixa.

3. Uniformidade da radiação:Desuniformidade de radiação no plano de teste pode levar a erros de medição, especialmente para componentes de grande área. O padrão exige estritamente a uniformidade espacial-temporal da radiação.

Três. Requisitos e calibração de equipamentos críticos

Simulador de Energia Solar (Solar Simulator)

Simuladores solares são reprodutivosEquipamento-chave para as condições de "luz" no STC. O critério tem três classificações principais:

·Correspondência espectral (Match Espectral):Como mencionado acima.

·Desuniformidade da radiação (Irradiação não uniforme):A desigualdade em toda a área de ensaio deve ser inferior a ± 2%.

·Instabilidade temporal)Instabilidade Temporal):Durante a medição, a flutuação da radiação deve ser menor de ± 1%.

O laboratório terá prioridade.Simulador para garantir a máxima precisão de medição.

Medição de quatro fios (Kelvin Sensing)

O uso padrão é altamente recomendadoMétodo de medição de quatro linhasVenha obterCurva I-V. Isto é devido à presença de resistências de fio e de contato no circuito de teste, que geram uma queda significativa de pressão durante a medição de grandes correntes, resultando em baixas medições de potência.

·** Líneas de força: ** Responsáveis ​​pela transmissão de corrente, o diâmetro do fio é grosso e é usado para transportar grande corrente.

·** Sense Lines: ** Responsáveis ​​pela medição da tensão, o diâmetro do fio é mais fino e detecta a tensão real diretamente em ambas as extremidades do dispositivo, evitando a queda de pressão no fio.

Usando a medição de quatro linhas para obter precisãoA chave para Voc, Pmax e FF.

Controle e medição da temperatura

·Plataforma de controle de temperatura:Normalmente, é uma placa metálica com refrigerante para estabilizar rapidamente a amostra a 25°C. A uniformidade da temperatura da superfície da plataforma é essencial.

·Sensores de temperatura:É necessário usar sensores calibrados e de alta precisão, como o PT100/1000. O sensor deve ser montado de perto na parte traseira da amostra e o mais próximo possível de uma posição que represente a temperatura média da amostra. Para os componentes, geralmente é necessário usar vários sensores para obter a média.

Dispositivo de Referência (Reference Device)

Como a medição direta da radiação absoluta é muito difícil, os laboratórios geralmente usamComponentes de referência calibradosBateria (célula de referência/módulo)Para definir e monitorar os níveis de radiação do simulador até 1000 W/m².

·Traçabilidade de calibração:Os dispositivos de referência devem ser enviados regularmente ao laboratório (por exemplo, NREL, ISE, ESTI, etc.) para serem calibrados de acordo com padrões de nível mais elevado, garantindo que seus valores sejam rastreáveis ​​para padrões internacionais.

·Resposta espectral correspondente:Idealmente, as respostas espectrais do dispositivo em espera de medição e do dispositivo de referência devem ser o mais consistentes possível para reduzir os erros devido ao desvio do espectro do simulador com o AM1.5G (erro de desajuste espectral). Caso não seja consistente, é necessário calcular e corrigir erros.

Quatro. Processo de teste e processamento de dados

1. pré-tratamento (estabilização):A amostra deve ser iluminada adequadamente perto do STC ou de acordo com os requisitos das normas relevantes antes do teste para estabilizar seu desempenho.

2. Definir as condições:Ajuste a luminosidade do simulador para 1000 W/m² usando um dispositivo de referência. Configure e estabilize a plataforma de temperatura a 25°C (o acoplamento térmico deve ser considerado, a temperatura real da plataforma pode não ser de 25°C).

3. Medição:Após a estabilidade da temperatura da amostra e a estabilidade da radiação, a varredura I-V é realizada rapidamente. A velocidade de varredura deve ser rápida o suficiente para evitar que a temperatura do dispositivo mude durante a varredura.

4. Correções de temperatura e radiação:Se os dados brutos obtidos pela medição (Iraw, Vraw) não forem obtidos com precisão a 25°C e 1000 W/m2, serão corrigidos para o STC de acordo com a fórmula fornecida pela norma.

ouCorreção de corrente:Isc é linearmente proporcional à radiação.

ouCorreção de tensão:O Voc está relacionado negativamente com a temperatura (aproximadamente -0,3% /°C para Si).

5. Relatório:O relatório final deve conter a curva I-V corrigida e indicar claramente Voc, Isc, Pmax, Vmp, Imp, FF e as condições reais de ensaio (radiação, temperatura).

Cinco. Desafios comuns e melhores práticas

·Erro de descomposição espectral:Essa é a maior fonte de erros. A estratégia de resposta é usar dispositivos de referência que correspondam às respostas espectrais do tipo de tecnologia do dispositivo em espera de medição (por exemplo, silício monocristalino, silício policristalino, CIGS, perovskito).

·Controle de temperatura não permitido:Certifique-se de que a amostra está em bom contato térmico com a plataforma de controle de temperatura (usando cola condutora térmica) e dê tempo suficiente de estabilidade.

·Velocidade de digitalização incorreta:A varredura lenta pode levar a um aumento da temperatura e a varredura rápida pode levar a efeitos capacitivos que afetam a forma da curva. A velocidade de digitalização deve ser otimizada de acordo com a capacidade do dispositivo e o desempenho do simulador.

·Calibração do equipamento:Estabeleça um rigoroso programa de calibração periódica, incluindo verificação do desempenho do simulador, calibração de parâmetros elétricos (multimétricos, cargas eletrônicas) e calibração de sensores de temperatura.

Seis. Resumo

A IEC 60904-1 fornece um conjunto comum de linguagens e padrões para o mundo fotovoltaico. A compreensão aprofundada dos seus detalhes técnicos e o rigoroso cumprimento dos seus requisitos para equipamentos, ambientes e processos operacionais são a maneira de obter dados de desempenho fotoelétrico confiáveis, reprodutíveis e comparáveis. Com o surgimento de novas tecnologias como o tipo n TOPCon, HJT e perovskite, a precisão dos testes é cada vez mais exigente, e o cumprimento dos princípios básicos da IEC 60904-1 e a compreensão do significado físico por trás dele são essenciais para impulsionar a inovação tecnológica e garantir o comércio justo no mercado.