GB/T 18911-2002 地面用薄膜光伏组件 设计鉴定和定型

ICS27.160

K83石黔

中华人民共和国国家标准

GB/T18911-2002/IEC61646:1996

地面用薄膜光伏组件

设计鉴定和定型

Thin-filmterrestrialphotovoltaic(PV)modules-

Designqualificationandtypeapproval

(IEC61646:1996,IDT)

2002-12-04发布2003-05-01实施

中华人民共和匡

LL国家质量监督检验检疫总,

GB/T18911-2002/IEC61646:1996

oli舀

本标准等同采用IEC61646:1996地《面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型))(英文版)。

本标准与国际标准IEC61646:1996主要技术差异有:

a)IEC61646:1996标准出版时，其中紫外试验引用的IEC61345标准还未完成，以资料性附录

给出。现该标准已正式出版为IEC61345:1998光《伏组件的紫外试验》，将这一标准加人本标

准的引用标准中，不再列为附录;

b)IEC61646:1996的“10.20湿漏电流试验”中合格试验条件规定不明确，而目前处于CD阶

段的IEC61215第2版，对该条件的规定明确合理，同时在试验方法上也作了些修改，故本标

准将目前IEC61215第2版(CD)中相关部分以附录A的形式给出

为了便于使用，本标准做了下列编辑性修改:

a)“本国际标准”一词改为“本标准”;

b)删除国际标准的前言。

本标准的附录A为资料性附录

本标准由中华人民共和国信息产业部提出。

本标准由全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会归口。

本标准起草单位:云南师范大学太阳能研究所、云南半导体器件厂。

本标准主要起草人:刘祖明、涂洁磊、李杰慧、廖华、汪义川、杨华兮、杨燮生。

GB/T18911-2002/IEC61646:1996

地面用薄膜光伏组件

设计鉴定和定型

范围和目的

本标准规定了地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型的要求，该组件是在GB/T4797.1-1984和

IEC60721-2-1第1修正案:1987中所定义的一般室外气候条件下长期使用。本标准制定时是以非晶

硅薄膜组件技术为主，但同样适用于其他薄膜光伏组件。鉴于其他新技术的特殊性能，有可能需要对该

试验程序做修订

本试验程序主要依据GB/T9535-1998((地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》而制定，针对

非晶硅薄膜组件的特殊性能作了一些必要的修改。光老炼用于区别光致衰减与其他衰减机制，并将试

验程序后期的最大功率作为薄膜组件长期工作性能估计。为区别热循环和湿一热试验中可能产生的退

火效应，组件在这些试验之前需进行退火。对于不采用非晶硅的其他薄膜形成技术，诸如光老炼和退火

的预处理可能不同或可能证明是不需要。因为所有类型的薄膜组件易受潮引起侵蚀，故须增加一个湿

漏电流试验。

本试验程序的目的是在尽可能合理的经费和时间内确定组件的电性能和热性能，表明组件能够在

规定的气候条件下长期使用。通过此试验的组件的实际使用寿命期望值将取决于组件的设计以及它们

使用的环境和条件。

本标准不适用于带聚光器的组件

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随

后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成

协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用

于本标准。

GB/T2421-1999电工电子产品环境试验第1部分:总则(idtIEC60068-1:1988、第1修正案:

1992)

GB/T2423.3-1993电工电子产品基本环境试验规程试验Ca:恒定湿热试验方法

(eqvIEC60068-2-3:1984)

GB/T2423.29-1999电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验U:引出端及整体安

装件强度(idtIEC60068-2-21:1992)

GB/T2829-2002周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验)

GB/T4797.1-1984电工电子产品自然环境条件温度与湿度(neqIEC60721-2-1:1982)

GB/T6495.1-1996光伏器件第1部分:光伏电流一电压特性的测量(idtIEC60904-1:1987)

GB/T6495.3-1996光伏器件第3部分:地面用光伏器件的测试原理及标准光谱辐照度数据

(记tIEC60904-3:1989)

GB/T6495.4-1996晶体硅光伏器件I-V实测特性的温度和辐照度修正方法(idtIEC60891:

1987、第1修正案:1992)

GB/T9535-1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型(eqvIEC61215:1993)

GB/T2423.2-2001电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验B:高温

1

GB/T18911-2002/IEC61646:1996

(idtIEC60068-2-2;1974、第1修正案:1993、第2修正案1994)

IEC60721-2-1第1修正案:1987环境条件类别第2部分:自然环境条件一温度与湿度

IEC60904-9:1995光伏器件第9部分:太阳模拟器性能要求

IEC61345:1998光伏组件的紫外试验

工ECQC001002:1986IEC电子元器件质量评定体系((IECQ)程序规则

第2修正案:1994

抽样

从同一批或几批产品中，按GB/T2829-2002规定的方法随机地抽八个(如需要可增加备份)组件

用于鉴定试验。这些组件应由符合相应图纸和工艺要求规定的材料和元器件所制造，并经过制造厂常

规检侧、质量控制与产品验收程序。组件应该是完整的，并附有制造厂的搬运、安装和连接说明书，包括

系统最大许可电压。

如果被试验的组件是一种新设计的样品而不是来自于生产线上，应在试验报告中加以说明(见第8

章)。

4标志

每个组件都应有下列清晰而且擦不掉的标志:

a)制造厂的名称、标志或代号;

b)产品型号;

c)产品序号;

d)引出端或引线的极性(可用色码标识);

c)组件允许的最大系统电压;

f)在标准测试条件下，该型号产品最大输出功率的标称值和最小值。

制造的日期和地点应注明在组件上，或可由产品序号查到。

5试验

把组件分组，并按图1所示的程序进行鉴定试验。图中每个方框对应本标准的一条。具体试

验的方法和要求，包括所需要进行的初始和最终的测试，都在第10章中详细规定但是10.2,

10.4,10.6及10.7的试验，应注意到GB/T6495.4-1996所描述I-V特性测量的温度和辐照度

修正方法仅适用于线性组件。若组件为非线性的，这些试验应在规定辐照度的士5%和规定温度

的+20C范围内进行。

注:若将一个试验的最终测试作为下一个试验的初始测试时，不需要重复测试，这种情况下，该试验的初始测试可

省略

任何独立进行的单一试验，均应进行10.1,10.2和10.3初始试验。

在试验中，操作者应严格遵照制造厂关于组件的搬运、安装和连接的要求。如组件的温度

系数a和夕已知，10.4的测试可省略。对于不采用非晶硅技术的其他薄膜形成技术，若已证明

退火及光老炼对性能无影响(最大功率变化小于。.5%)，则可以省去该两项试验。试验报告应

说明省去任何步骤的理由。

试验条件汇总见表1,

GB/T18911-2002/IEC61646:1996

e个组件

“如果。和P已知可省略

b如组件未设计为敞开式支架安装，标称工作温度可用标准参考环境条件下，按制造厂推荐方法安装时的平均结

温代替。

图1鉴定试验程序

GB/T18911-2002/IEC61646:1996

表1试验条件一览表

试验项日试验条件

10.1外观检查按10.1.2

10.2标准测试条件下的性能电池温度:250C，辐照度:1000W-_=，标准太阳光谱辐照度分布符合

GB/T6495.3-1996规定

10.3绝缘试验直流1000V加上两倍系统在标准测试条件下开路电压，持续1min;直流

500V时的绝缘电阻不小于50Mn

10.4温度系数的侧量按10.4

10.5标称工作温度的侧量总太阳辐照度:800W·m一“

环境温度:200C

风速:1m·5一，

10.6标称工作温度下的性能电池温度:标称工作温度

辐照度:800W"m-"标准太阳光谱辐照度分布符合GB/T6495.3--1996

规定

10.7低辐照度下的性能电池温度:25℃

辐照度:200W"m'，标准太阳光谱辐照度分布符合GB/丁6495.31996

规定

10.8室外曝露试验太阳总辐射量60kWh"mz

10.9热斑耐久试验在最坏热斑条件下，1000W。2辐照度照射1h，共五次

10.10紫外试验见IEC61345;1998

10.11热循环试验从一40℃到+850C50和200次

10.12湿冻试验从+85'C185%相对湿度到一400C10次

10.13湿热试验在一85'C.85肠相对湿度下1000h

10.14引出端强度试验同GB2423.29-1999

10.15扭曲试验扭曲角度:1.20

10.16机械载荷试验2100Pa的均匀载荷依次加到前和后表面1h，循环两次

10.17冰雹试验25m。直径的冰球以23.0m"s’的速度撞击11个位置

10.18光老炼试验曝露于800W._-2到]000W。2的光强下，直至Pm稳定在2%内

10.19退火试验置于85℃下热老炼，直至P,稳定在2%内

10.20湿漏电流试验加直流500V时，水喷淋引出端和边缘浸人水中，确定漏电流

6合格判据

如果每一个试验样品达到下列各项判据，则认为该组件设计通过了鉴定试验，也通过了定型

a)在标准测试条件下，组件的最大输出功率衰减在每个单项试验后不超过规定的极限;

b)在最后光老炼之后，标准测试条件下的最大输出功率不小于第4章制造厂给定最小值

的90%;

c)在试验过程中，无组件呈现断路或漏电现象;

d)无第7章中定义的任何严重外观缺陷;

e)满足10.3,10.20的试验要求。

如果两个或两个以上组件达不到上述判据，该设计将视为达不到鉴定要求。如果一个组件未通过

任一项试验，取另外两个满足第3章要求的组件从头进行全部相关试验程序的试验。假如其中的一个

或两个组件都未通过试验，该设计被判定达不到鉴定要求。如果两个组件都通过了试验，则该设计被认

为达到鉴定要求。

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7严重外观缺陷

对设计鉴定和定型来说，下列缺陷是严重的外观缺陷:

a)破碎、开裂、弯曲、不规整或损伤的外表面;

b)组件有效工作区域的任何薄膜层有超过一个电池面积10%以上的空隙、看得见的腐蚀;

c)在组件的边缘和任何一部分电路之间形成连续的气泡或剥层;

d)丧失机械完整性，导致组件的安装和/或工作都受到影响

8报告

定型批准后，试验机构应根据国际电工委员会电子元器件质量评定体系程序规则IECQC001002:

1986给出鉴定试验验证报告，该证书应包括测定的性能参数，以及失效、重新试验或省略试验的详细情

况。制造厂应保存一份报告供参考。

9重新鉴定

在组件的设计、材料、元器件或工艺作任何改变时，可能需要重新进行部分或全部鉴定试验来确保

产品定型的有效性。

01试验程序

011外观检查

011.1目的

检查组件中的任何外观缺陷。

10.1.2程序

在不低于1000lx的照度下，对每一个组件仔细检查下列情况:

a)开裂、弯曲、不规整或损伤的外表面;

b)互联线或接头的缺陷;

c)组件有效工作区域的任何薄膜层有空隙和可见的腐蚀;

d)输出连接、互联线及主汇流线有可见的腐蚀;

e)粘合连接失效;

f)在塑料材料表面有粘污物;

9)引出端失效，带电部件外露;

h)可能影响组件性能的其他任何情况;

i)在组件的边框和电池之间形成连续通道的气泡或剥层。

对任何裂纹、气泡或脱层等的状态和位置应作记录和/或照相记录。这些缺陷在后续的试验中可能

会加剧并对组件的性能产生不良影响。

10.1.3要求

对定型来说，除第7章中规定的严重外观缺陷外，其他的外观情况是允许的。

10.2标准测试条件下的性能

10.2.1目的

用自然光或符合IEC60904-9:1995的A级模拟器，在标准测试条件下(电池温度:25℃士20C，辐照

度:1000W"m-z，标准太阳光谱辐照度分布符合GB/T6495.1-1996规定)，测试组件随负荷变化的

电性能。

10.2.2程序

按照GB/T6495.1-1996的方法，测试组件在标准测试条件下的电流一电压特性，必要时可根据

5

GB/T18911-2002八EC61646:1996

GB/T6495.4--1996规定作温度和辐照度的修正。

10.3绝缘试验

10.3.1目的

测定组件中的载流部分与组件边框之间的绝缘是否良好。

10.3.2试验条件

对组件试验的条件:温度为周围环境温度(见GB/T2421-1999)，相对湿度不超过75%

10.3.3程序

a)将组件引出线短路后接到有限流装置的直流绝缘测试仪的正极。电流极限设为50pAo

b)将组件暴露的金属部分接到绝缘测试仪的负极。如果组件无边框，或边框是不良导体，可为

组件安装金属试验支架，再将其连接到绝缘测试仪的负极

c)以不大干500V"s-’的速率增加绝缘测试仪的电压，直到等于1000V加上两倍的系统最大

电压(即标准测试条件下系统的开路电压)。维持此电压1min。如果系统的最大电压不超过

50V,所施加的电压应为500Vo

d)在不拆卸组件连接线的情况下，降低电压到零，将绝缘测试仪的正负极短路5mine

e)拆去绝缘测试仪正负极的短路

f)按照步骤a)和b)的方式连线，对组件加不小于500V的直流电压，测量绝缘电阻

10.3.4试验要求

a)在10.3.3步骤c)中，无绝缘击穿(小于50fA)，或表面无破裂现象

b)绝缘电阻不小于50MQ

10.4温度系数的测量

10.4.1目的

从组件试验中测量其电流温度系数(a)和电压温度系数(9)。如此测定的温度系数，仅在测试中所用的

辐照度下有效;对于线性组件，在此辐照度士30%内是有效的。GB/T6495.4-1996规定了从具有代表性一

批中的单体电池测量这些系数，本方法是对这一标准的补充。薄膜电池组件的温度系数依赖于辐照及组件所

经历的热处理过程。当涉及温度系数时，热试验时的条件及辐照结果等过程情况均应标明。

10.4.2装置

a)符合IEC60904-9:1995的太阳模拟器(B类或更好)。满足GB/T6495.1-1996第2章钡9量

辐照度、短路电流和开路电压的设备。

注:优先选用脉冲太阳模拟器，因为它在测量过程中产生的对组件有影响的额外热量很少。如用稳态太阳模拟器，

应安装一挡板或类似的装置，使辐照时间小于或等于5so

b)测量组件表面或电池温度的设备，准确度为士。.5'Ce

c)一个能容纳组件的试验室，安装有透明窗和温度调节装置，能在需要的温度范围内进行均匀加

热和冷却

10.4.3程序

a)在室温和需要的辐照度下，用GB/T6495.1-1996的方法测量组件的短路电流。

b>将组件安装在试验室中，在试验室外但仍在模拟器光照中安装一适当的辐照度监测仪。连接

好仪器

c)关闭试验室，设定好辐照度，使试验组件的短路电流达步骤a)的值，并用辐照度监测仪使其在

整个试验过程维持同一水平。

d)将组件加热至所考核的最高温度，关掉加热器，让其平稳地冷却。

e)在组件冷却过程中，在至少300C所考核的温度范围内，每隔50C测量一次短路电流和开路

电压。

注:用GB/T6495.4-1996第5章的方法测定曲线校正因子K，对每一个温度均应测量完整的电流一电压特性

GB/T18911-2002/IEC61646:1996

f)画出Isc和V二随温度变化的曲线，对每一组数据用最小二乘法拟合出一条曲线。

9)在所关心的最高和最低温度中间的一点上，取电流和电压曲线的斜率，计算出组件的温度系

数a和9.

10.5电池标称工作温度的测量

10.5.1目的

测定组件的标称工作温度(NOCT)

10.5.2导言

标称工作温度定义为在下列标准参考环境(SRE)，敞开式支架安装情况下，太阳电池的平均平衡

结温:

a)倾角:在当地太阳正午时，使阳光垂直照射组件;

b)总辐照度:800W·m一，;

c)环境温度:200C;

d)风速:1m·s-';

e)电负荷:零(开路)。

系统设计者可用标称工作温度作为组件在现场工作的参考温度，因此在比较不同组件设计的性能

时该参数是一个很有价值的参数然而组件在任何特定时间的真实工作温度取决于安装的方式、辐照

度、风速、环境温度、天空温度、地面和周围物体的反射辐射与发射辐射。为准确预测组件的性能，上述

因素的影响应该考虑进去。

测定标称工作温度两种方法的说明:

第一种称为基“本方法”，能普遍用于所有光伏组件。在组件未设计为敞开式支架安装时，基本方法

可测定在标准参考环境中，用制造厂所推荐的方法安装时的平衡平均太阳电池结温

第二种称为“间接方法(参考平板法)”，比第一种方法更快，但仅能应用于与试验时所用的参考平板

有同样环境(在一定的风速和辐照度范围内)温度响应的光伏组件。带有前玻璃和后塑料的组件属于此

类。参考平板的校准采用与基本方法相同的程序。

10.5.3基本方法

10.5.3.1原理

在标准参考环境所表明的环境条件范围内，该方法收集电池试验的真实温度数据。数据表达方式

应能精确和重复地表明标称工作温度。

太阳电池结温(T,)基本上是环境温度(Teme)、平均风速(V)和人射到组件有效表面的太阳总辐照

度(G)的函数。温度差(Ti-T.-)在很大程度h不依赖于环境温度，在400W"m-`的辐照度以上，基

本上正比于辐照度。在风速适宜期间，试验要求作(Ti-Teme)相对于G的曲线，取辐照度为标准参考环

境辐照度800W"m-2值时的(兀-Tamp,)值，再加上200C，即可得到初步的标称工作温度值。最后把依

赖于测试期间的平均温度和风速的一个校正因子加到初始标称工作温度中，将其修正到20℃和

1m·5一，时的值

10.5.3.2装置

需要下列装置:

a)敞开式支架，它以特定方式(见10.5.3.3)支撑被试验组件和辐射强度计。该支架应该设计为

对组件的热传导最小，并且尽可能小地干扰组件前后表面的热辐射。

注:如组件不是设计为敞开式支架安装，应按制造厂推荐的方式安装

b)辐射强度计，安装在距试验方阵。.3m内组件的平面上。

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GB/T18911-2002/IEC61646:1996

C)能测量至。.25m"s-’风速和风向的设备，安装在组件上方约。.7m，靠东或西1.2m处。

d)一个环境温度传感器，具有与组件相近的时间常数，安装在遮光通风良好且靠近风速传感器

之处。

e)电池温度传感器，或国家标准认可的测量电池温度的其他设备，焊在或用有良好导热性能的胶

粘在每一个试验组件中部两片电池的背面