2021版IEC 61215 系列標準全項測試能力覆蓋

鑒衡認證中心致力于為中國光伏產業高質量高標準發展貢獻力量。作為“國家能源風能太陽能仿真與檢測認證技術重點實驗室”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標準全項測試能力。

2021版IEC 61215系列標準已于2021年2月23日正式發布，此次標準的變動對近年來不斷創新的光伏組件技術做出了新的規定和要求。鑒衡認證中心的技術專家作為IEC TC82標委會正式成員一直積極參與國際標準化活動，實時跟進標準進程并就標準的動態和更新內容及時向行業分享。

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

新版本不僅針對諸多行業熱點進行了更新，同時也在范圍中著重提到針對電子消費級光伏產品可參考IEC TS 63163的測試要求，對于需要更高產品一致性的需求可依據IEC62941光伏組件生產質量體系的要求。

新版IEC 61215:2021主要變更內容解析(相較于2016版)

一、雙面組件的定義，測試方法和相關要求

二、柔性組件的定義，測試方法和相關要求

三、超大尺寸組件及代表樣品的定義，測試方法和相關要求

四、動態機械載荷測試和電勢差誘導衰減(PID)測試序列

五、組件在高溫條件下運行的要求

六、其它相關變更內容

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標準中，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把光能轉化為電能，但是在這個標準的測試要求中還有一個附加定義，即制造商需要在銘牌或者數據表中聲明該組件的最大功率雙面系數需≥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，測試實驗室需至少采取下列方法中的一種驗證組件是單面：

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據

根據IEC 60904-1-2的測試方法測試一塊樣品以確定雙面系數

雙面組件的術語

⑴雙面系數

即雙面組件正反面電參數在標準測試條件(STC)下的比值，短路電流雙面系數φIsc=ISCr/ISCf、開路電壓雙面系數φVoc=VOCr/VOCf和最大功率雙面系數φPmax=Pmaxr/Pmaxf，其中r=組件背面參數，f=組件正面參數。雙面組件的雙面系數主要考量的是雙面組件背面和正面的一個發電效率比。系數越高，則背面的發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準測試條件(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系

圖1中縱軸包括兩個關鍵點:1300w/m²和1135w/m²。135w/m²對應于IEC 60904-3中定義的環境條件下雙面組件離地高度1米時背面所接受到的平均輻照度。基于此得到的雙面組件在BNPI條件下的測試結果不僅與傳統STC條件下的結果具有良好的兼容性，并且使在相同的條件下對雙面和單面組件的光伏性能進行直接對比成為可能。除此外，BNPI條件下的性能測試結果也可以為組件選型和系統設計提供具有價值的參考信息。由于背面發電，雙面組件在戶外通常比單面組件產生更高的電流。較高的電流可能導致光伏組件局部溫度過高，特別是在發生電流聚集的區域。因此新版2021版 61215標準中的相關測試條件相應進行了修訂來反映出雙面組件在戶外高電流的情況。1300w/m²是綜合各種不同應用場景下可能達到的背面輻照度的極端情況、實際應用中這些場景的出現概率而確定的一個較為合理的強度，從圖1中也可以看出1300w/m²這個點已經能覆蓋絕大部分的地表反射率，可以被認為是一個合理的針對雙面組件可靠性驗證測試的背面輻照度。

雙面組件的性能標定

雙面組件的性能標定需要在STC和BNPI兩個條件下同時符合Gate 1的判定。在Gate 2判定中，只針對BNPI再次進行判定，對STC則不作要求。

判定公式如圖2所示，其中m1 和 t1 分別為Pmax 的實驗室測試不確定度和生產商給出的功率公差上限的百分比。r則代表實驗室測試的可復性。

圖2 雙面組件性能標定

雙面組件的測試方法

雙面組件的相關測試方法依據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，單面照射和雙面照射的測試方法。

雙面組件的雙面系數測量方法

測試框架如圖3所示。

圖3 雙面組件雙系數測試

測試程序總共分位四個步驟：

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據計算三個雙面系數

基于三個雙面系數，計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

測試程序分位四個步驟：

組件背面輻照度不超過3w/m²

根據雙面系數計算雙面組件的等效輻照度

調節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

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

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中較小的一個。

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

測試程序分位五個步驟：

具備雙面同時照射能力的太陽能模擬器

組件四周均為非反光材料，避免兩個光源的反射

正面輻照度1000w/m²

背面同時照射輻照度135w/m²或者300w/m²

測試BNPI或BSI條件下的電性能參數

線性推算法測試BSI下的電性能參數：

由于太能能模擬器可能達不到測試BSI的要求，因此可以用低輻照度下的電性能參數來推算高輻照度下的電性能參數，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和BNPI下的電性能參數，銘牌簡單例子如圖7所示。

圖7 雙面組件銘牌案例

針對雙面組件的數據表或安裝手冊被要求包含：

BNPI下的Voc，Pmax和Isc以及