钙钛矿太阳电池及组件的电流电压(IV)特性测量方法.docx

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1、ICS27.160F12CPIA中国光伏行业协会标准TCPIAXXX2023钙钛矿太阳电池及组件的电流-电压（/-切特性测量方法TestMethodofI-VcharacterizationofPerovskiteSo1arCe11s2023-XX-XX实施2023-XX-XX发布中国光伏行业协会发布目次II前言11 .范围与目的12 .规范性引用文件13 .术语和定义，符号和缩略语14 .设备要求25 .太阳电池的测试过程36 .组件的测量过程57 .测试报告9附录110附录2错误!未定义书签。附录3错误!未定义书签。为提高我国钙钛矿太阳电池的测试水平，保证钙钛矿太阳电池测试过程的规范与结果

2、的可靠性，规范钙钛矿太阳电池的测试效率的准确性、科学性与可靠性，特制定本认证技术规范。本标准由中国光伏行业协会标准化技术委员会归口。本标准主要起草单位：中国计量科学研究院、国家太阳能光伏产品质量监督检验中心、北京理工大学、北京大学、中国科学院上海微系统所、武汉理工大学、常州大学、江南大学、北京曜能科技有限公司、杭州纤纳光电科技有限公司、德国莱茵TUV。本标准主要起草人：熊利民、陈棋、周欢萍、悻旻、刘桂林、彭勇、刘正新、孟海凤、王亿、袁宁一、颜步一、时强、段野、朱冰洁、宰华超、王书博、刘伟。钙钛矿太阳电池及组件的电流-电压(/-。特性测量方法1 .范围与目的本标准规定了钙钛矿太阳电池(以下简称“

3、太阳电池”)、钙钛矿组件(以下简称“组件”)电流-电压(1-V)特性的测量方法。含钙钛矿活性层的叠层太阳电池及组件可参照本标准。2 .规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是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。IEC60891光伏器件.测定1V特性的温度和辐照度校正方法用程序(Photovo1taicdevices-ProceduresfortemperatureandirradiancecorrectionstomeasuredI-Vcharacteristics)IEC60904-1光伏器件第1部

4、分：光伏电流一电压特性的测量(Photovo1taicdevicesPart1:Measurementofphotovo1taiccurrent-vo1tagecharacteristics)IEC60904-2光伏器件第2部分：标准太阳电池的要求(PhotOVoItaiCdeViCeSPart2:Requirementsforreferenceso1ardevices)IEC60904-4光伏器件第4部分：标准光伏器件的溯源链建立程序(Photovo1taicdevices-Part4:Photovo1taicreferencedevices-Proceduresforestab1ishin

5、gca1ibrationtraceabi1ity)IEC60904-9光伏器件第9部分：太阳模拟器性能要求(Pho1OVo1taiCdeViCeSPart9:So1arsimu1atorperformancerequirements)IECTR63228有机、染料与钙钛矿太阳电池测试规范(MeaSUremen1protoco1sforphotovo1taicdevicesbasedonorganic,dye-sensitizedorperovskitemateria1s)IEC61215-1:2016地面光伏组件设计鉴定和定型：测试要求IEC61215-2:2016地面光伏组件设计鉴定和定型：

6、测试序列IEC61215142016针对薄膜铜钿铁硒光伏组件的特别要求JJF1622-2017太阳电池校准规范：光电性能3 .术语和定义，符号和缩略语下列术语和定义适用于本文件。标准测试条件standardtestconditions(STC)总辐照度为IoOOWR符合AM15标准太阳光谱辐照分布，被测样品的温度为25C。标定值ca1ibratedvaIue标定值，即标准太阳电池在标准测试条件下产生的短路电流值，通过IEC60904-4规定的方法测得。当标准太阳电池在太阳模拟器辐照下的短路电流等于标定值时，可认为光源辐照度达到I(X)OWn3.3总面积totaIso1arce1Iarea太阳电

7、池或组件上表面外部边缘所确定的面积。注：非平面型太阳电池或组件的总面积是投影到光源模拟器工作平面上的面积。光阑面积aperturearea掩膜版允许光照至太阳电池或组件的面积。注：光阑面积应小于太阳电池或组件的总面积。光电转换效率powerconversionefficiency太阳电池或组件的最大功率(PmaX)除以光功率，光功率为总面积(St)与光源辐照度(E)的乘积，即:Pmax/(EXSt)e光电转换效率也可简称效率。实际光电转换效率practicaIpowerconversionefficiency太阳电池或组件的最大功率(PmaX)除以光功率，光功率为光阑面积(SaP)与光源辐照度

8、(E)的乘积,即：Pmax/(ESap)o实际光电转换效率也可简称实际效率。3 .设备要求4.1 预处理设备组件的预处理设备满足IEC61215-2中稳定性试验的设备要求。太阳电池的预处理可采用组件的预处理设备。4.2 钙钛矿太阳电池最大功率测试设备钙钛矿太阳电池最大功率测试设备包括：a)太阳模拟器：符合IEC60904-9中规定的AAA级要求；b)标准太阳电池：符合IEC60904-2的要求；c)测试架：使被测太阳电池样品处于标准太阳电池校准光源时所处位置，对于多光源模拟器，应使测试的太阳电池样品处于设备规定的工作平面上；d)掩膜版：符合IEC60904-1的要求；e)太阳电池功率测试设备：

9、符合IEC60904-1的要求。f)温度监控设备：符合IECTR63228第10部分的要求。4.3 太阳电池面积测试设备太阳电池面积测试设备包括：a）太阳电池总面积测量设备：可采用常规量具，精度优于Imm。对于面积较小的电池与组件，建议选用光学测量设备，如影像测量仪，精度优于0.1mm。b）太阳电池光阑面积测量设备：建议采用影像测量仪，精度优于0.1mm。4.4 组件最大功率测试设备组件最大功率测量设备要求同4.2。4.5 组件面积测试设备组件面积测试设备要求同4.3。5 .太阳电池的测试过程5.1 太阳电池样品的预处理太阳电池执行电流-电压（1-V）特性测试的预处理为非必选项目，若要执行预处

10、理，可参照组件预处理步骤执行。5.2 太阳电池最大功率的测量5.2.1 太阳电池测量的准备工作将太阳模拟器调整至稳定的工作状态。对被测样品进行外观检查，并排除其他影响测试结果的因素。将被测样品的温度稳定在测试规定的温度范围内。检查最大功率测试设备的工作状态及设备与被测样品的连接性能。5.2.2 太阳电池的测量方法该部分包括电流电压特性快速测试法、十点准稳态拟合法以及最大功率点电压扫描法。基于三种方法执行测量所得的结果具有同等的准确性，具体的测试流程包括：5.2.2.1 方法一：电流-电压（/-V）特性快速测试法a）将标准太阳电池置于样品架上，使其位于测试平面内，并保证标准太阳电池位于太阳模拟器

11、出射光斑的中心位置（或太阳电池法线与模拟器光源出射光束的中心线平行）；使用测温装置测量标准太阳电池的温度，并通过控温装置控温，使得在测试过程中，标准太阳电池维持在（25.010）；根据标准太阳电池的标定值（需考虑光谱失配修正因子），调整太阳模拟器在样品面上辐照度（同时使测试光源的辐照度空间不均匀性满足IEC60904-9中的A级要求），样品所接收辐照度为IoooWb）在不改变太阳模拟器设置的条件下，调整测试架高度和位置，将被测样品施加掩模版，随后替换标准太阳电池，中心位置对准，样品面高度与标准太阳电池一致；用控温装置对太阳电池的温度进行控制，使得在测量过程中，被测样品的温度维持在（25.02.

12、0）；注：如缺乏控温系统，则需对其结温进行测量，测量方法可参照附录3中的方法进行。然后利用IEC60891介绍的方法1或方法2进行修正。C）设置扫描方向、电压范围、扫描间隔和扫描速度等，测量被测太阳电池的正反扫电流-电压特性，记录开路电压Voc,短路电流小，最大输出功率PgX等参数；如必要，可恒定加载最大功率电压对应的偏压，连续采集电流信号，得到稳态输出曲线，得到稳态输出功率Pso若正反扫测得的电流-电压特性不一致，则认为被测样品有迟滞效应。注：由短路电流小扫描至开路电压心为正向扫描（简称正扫）；由开路电压匕C扫描至短路电流人为反向扫描（简称反扫）。5.2.2.2 方法二：十点准稳态拟合法当被

13、测样品具有较高的稳定性，可在一系列偏置电压点分别进行独立的电流测试，获得较为稳定的电流值，通过对一系列测试结果的拟合可获得被测样品的/-V特性。a）在5.221的步骤C）的基础上取得开路电压匕c、短路电流小的信息进而设定测试范围，随后执行以下测试步骤；b）设置扫描方向、电压范围、扫描间隔和扫描速度等，执行正向或反向的快速测试，记录测得非稳态开路电压VZTBD,oc,非稳态短路电流BD.sc,非稳态最大输出功率t8n11（包括%,1口111与斤1,01）等参数。c）根据快速测试的得到的被测太阳电池非稳态开路电压值，通过持续检测电流信号（每隔1S取一次测试值）直至开路电压的电压值的相对变化在5.0

14、%以内，确定待测太阳电池的准稳态开路电压值（XoC）；D选取零电压（短路）点至开路电压点中的8处（共10处测量点）偏置电压点，偏置电压点选取的推荐方法为：（1）零电压（短路）点（Xsc）、准稳态开路电压点（VoC,s）、步骤d）测得的准稳态最大功率点电压（VrBD.m），（2）在零电压点与最大功率点之间取3处电压点分别为0.50XVrBD.m、0.80VrBD.m0.90XVrBD,m，（3）准稳态开路电压点与最大功率点之间取4处电压点分别为WBD.m、O.15vs.OC+0.85XvrBD,m、0.45Vs.oc+055Vtbd.i0.60Vs.oc,s0.40Vtbd.m0.80Vs,c+

15、0.20Vtbd.m所有偏置电压点的有效位数均保留到测试仪器最小有效位数；g）在设定的测试辐照度与环境条件下依次对设定的8处偏置电压（K,8与V,.SC已测）点进行电流值的测试（每隔IS取一次测试值），当每处电压点测得的电流值波动先对变化在5.0%以内时，确定每一处偏置电压点的电流值；h）将上述10点测得的稳定的电压值与电流值使用三次样条插值（自由边界条件）进行拟合,确定该测试钙钛矿太阳电池的准稳态电流-电压（/-V）特性曲线，并随后根据准稳态电流-电压（/-V）特性曲线的结果对其进行光电转换效率的计算；i）以步骤。的10点测试的准稳态结果给出钙钛矿太阳电池的效率评价，若在准稳态测试过程中待测器件失效，则以步骤d）中的正反扫结果或使用5.2.2.1的电流-电压（/-V）特性快速测试法重新进行评定，并在最终报告中标注未通过十点准稳态拟合法的测试；j）根据上述测试流程计算待测钙钛矿太阳电池的最大输出功率与光电转换效率。5.223方法三：最大功率点电压扫描法当因被测样品稳定性、温度控制或其他原因无法或不需要得到完整的稳态输出IV曲线时，可通过在估算的最大功率点电压附近扫描来获得被测样品的最大功率。a）将待测样品放置于与5.221中相同辐照度的稳态光源下，并