光伏组件能力检验方式

通过观察实验室参加能力验证的表现，实验室客户、管理机构和评价机构可以了解实验室是否有能力胜任所从事的检测活动，监控实验室能力的持续状况，识别实验室之间的差异，为实验室管理提供信息。不仅如此，实验室通过参加能力验证，可以了解自身能力，将其作为实验室内部质量控制的外部补充措施，从而满足持续改进的要求。光伏实验室的检测能力与水平尚需进一步提升。为了科学评估国内光伏组件实验室的检测能力，提高检测数据的准确性，需要通过国际通行的能力验证活动来推动和提高实验室的技术和管理水平，确定和核查实验室检测能力。

一、国内外光伏相关能力验证工作

当前，在国际上常见的光伏产品能力验证计划并不多，各主要光伏生产国的国家计量机构不定期进行小型标准光伏器件的比对，其中较有影响力的一次是美国能源部组织的历时四年的PEP93国际标准太阳电池比对，全世界有10个国家的13个太阳能电池测试实验室参加，我国天津电源研究所参加了这次比对活动，并最终具有了光伏计量基准WPVS的标定资格。近几年，澳大利亚的IFMQualityServices组织了几次光伏组件的能力验证，但因样品传递周期过长而迟迟未有结果。而一些拥有多家光伏检测实验室的国际大型认证机构，会不定期开展光伏产品检验能力的比对。目前，在国内尚未有正式官方的针对光伏组件产品的能力验证活动，仅在检测机构中有少量的自行组织的实验室间比对活动，但国家相关主管部门充分关注光伏检测技术的发展水平。近期，国家科技部在国家级课题“碳排放和碳减排评价机构认可关键技术”中的关于低碳产品检测数据质量控制关键技术研究与示范项目中包含了对光伏组件产品能力验证技术的研究，并将作为今后开展能力验证活动的重要依据。同时，北京鉴衡认证中心（CGC）近期也正在筹备签约检测实验室的组件测试能力比对活动。

二、方案规划与设计

光伏组件产品的能力验证作为一个全新的项目，在方案设计时，需根据样品本身的特性，制定出适于开展能力验证并达到预期目的的计划。但因样品本身的复杂性，检测方法的多样性，在方案设计过程中会遇到不少困难与问题。

1．样品选择

常用光伏组件分为晶硅组件和薄膜组件两大类，聚光组件因市场化程度低暂不考虑。因晶硅组件中多晶硅组件光电性能不如单晶硅组件稳定，相对来说易破损；薄膜组件因其固有的光致衰退特性，性能随时间变化较大而不够稳定。方案采用单晶硅组件，选取由72片125单晶硅电池片或60片156单晶硅电池片串联而成的常见类型。

2．项目选择

由于晶体硅组件其关键性能中，适宜作为能力验证并且可操作性较强的项目与参数不多，参照目前国际主要实验室间对该产品开展实验室间比对的主要项目内容，方案选择STC条件下电流－电压特性测量作为此次能力验证的检测项目，并以该项目中的最大功率值作为结果比对分析数据。

3．检测方法确定

依据IEC60904-1：2006测试方法，使用AAA等级瞬态太阳光模拟器，或不低于BBB等级稳态太阳光模拟器进行测试。对于晶体硅组件的最大功率值点测量，标准中明确规定了两大类：一类是户外法，在自然太阳光条件下测试；一类是室内法，分别使用不低于BBB级的太阳光瞬态或稳态模拟器进行测试。在户外测试时，气候条件中的阳光辐照强度、云层状态、温度、风速等测试条件变化万千，很难进行控制，随时都会对测试结果产生很大的影响，无法保证各实验室之在户外测试条件的一致性。相比而言，室内法采用的太阳模拟器更易进行控制。在室内法测试中，采用的太阳光模拟器分为瞬态太阳光模拟器和稳态太阳光模拟器。瞬态太阳光模拟器的光闪脉冲宽度一般在2ms～50ms之间，是在很短的时间内完成对组件最大功率点的一次测试；稳态太阳光模拟器则是在整个测试期间都持续照射。国内各主要实验室普遍采用AAA瞬态太阳光模拟器进行测试。稳态太阳光模拟器因设备研制水平限制，采购成本高昂，仅有极少数实验室拥有。而瞬态太阳光模拟器和稳态太阳光模拟器对测试的准确度和一致性的影响是光伏检测机构间的热门课题，正是能力验证需要解决的主要内容之一。因此，方案选择室内法为研究对象。

4．实验室选择

为了满足不同检测方法产生数据的充分比对，保证验证结果能够普遍反映国内各实验室检测水平，方案选择国内15家以上通过中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可资质的实验室，要求均具有使用瞬态太阳光模拟器检测的能力，结合国内检测机构情况，其中3～5家应同时具有使用稳态太阳光模拟器检测的能力。实验室需要提供所有对检测数据有影响的数据，包括使用的参考物质，模拟器性能参数，测试的环境条件及测试结果等。

三、关键技术分析

1．样品的制备与稳定性处理

比对样品的一致性对利用实验室间比对进行能力验证至关重要。在实施能力验证计划时，应确保能力验证中出现的不满意结果不归咎于样品之间或样品本身的变异性。因此，对能力验证样品的检测特性量，必须进行均匀性检验和（或）稳定性检验。对稳定性检验，则可根据样品的性质和计划的要求来决定。光伏组件因在能力验证计划中传递周期较长，稳定性检验是必不可少的。在样品制备时，采取成熟可靠的工艺，用稳定的材料同批制备多个组件，挑选性能稳定、功率等级最为接近的一部分，进行户外老化处理，渡过样品的初期衰减期，并通过检测手段记录期间性能数据，验证样品已达到本身特有的性能稳定期后，选取4个功率测试值接近，衰减变化接近的样品作为能力验证样品，其中两个是测试样品，两个是备样，作为意外出现时的后备传递样品。

2．样品包装与传递

为确保传递过程中样品尽量完好无损，避免影响检测结果，样品的包装应采用木箱来可靠牢固地封装，并在样品周围做好充足的防震、防水、防撞措施。样品到达参试实验室后，各实验室应在专业人员陪同或由组织实施机构授权后，由参试实验室开箱。开箱前应对包装箱的封样状态进行拍照记录，开箱后再对样品有效性确认并进行拍照记录后，方进行试验。在测试过程中应注意保持样品状态不改变，测试完毕后，按规定的要求进行包装，包装前后应对样品状态及包装状态拍照记录。在整个过程中如有异常情况应及时与组织实施机构联系。为及时掌握样品稳定性状况，在集中地域实验室测试完成后或地理位置较远实验室测试结束后，将样品流转回组织单位实验室进行确认，并保留测试数据，评估样品稳定性。