地面用晶体硅光伏组件最大功率测量不确定度分析

　　0　引言

　　地面用晶体硅光伏组件检测是一门综合了物理、材料、光学、电学和机械等多学科的高新技术课题,对该产品性能的准确评定有着较高的技术难度。组件最大功率是产品的关键指标,测量时所用的光源主要有两种:一是满足规定条件的自然阳光,二是按标准要求模拟的太阳光。前者由于地理环境与气候条件的不可控,后者由于模拟光源在光谱匹配性、光强均匀性及稳定性等性能的准确测定存在很高要求,都对产品检测结果的准确程度造成了重要影响。

　　本文对采用参考组件法测量的组件最大功率进行了不确定度评定与分析,借此对光伏组件性能的检验工作提供参考与探讨。

　　1　测量方法

　　测量所用样品为单晶硅光伏组件GFM150。

　　1. 1　测量过程

　　地面用晶体硅光伏组件最大功率的测量要求在标准IEC 61215-2005的10. 2条做了详细的规定。

　　采用参考组件法时,通常如下进行测试。

　　1)用参考组件校准模拟器,调整测试平面上的辐照度,使参考组件的短路电流达到所需的标定值。

　　2)安装试样,要尽可能使参考组件与测试组件在同一平面。

　　3)测试组件在特定辐照度和温度条件(组件试样温度: 25℃;辐照度: 1000W·m-2)下的电流-电压特性。记录试样的电流一电压特性及环境温度,保持试样温度与环境温度一致。

　　4)将实测的电流-电压特性修正到所需的温度(25℃)。根据修正后的电流-电压特性曲线,计算出测试组件的最大功率。

　　1. 2　测量仪器

　　单次闪光大面积太阳模拟器,其光谱匹配性、光强稳定性、光强均匀性均达到IEC 60904. 9规定的AAA级要求。设备自动记录试样的电流-电压曲线及温度,并按温度进行修正,随后由软件自动取值,计算出组件的最大功率。

　　2　数学模型

　　式中,P为功率, (W);I为电流, (A);U为电压, (V);E为辐照度, (W /m2);Ta为温度, (℃);S为风速, (m/s2)。

　　3　输入量的标准不确定度评定

　　通过数学模型可以得出,最大功率主要与受到的光照辐照度,环境温度及风速有关。测试设备通过对组件加上电子负载,得到标准测试状态下的电压与电流关系曲线,并由软件计算得出最大功率。

　　由于测试采用的是室内参考组件法,其风速影响可以不计,由光照辐照度、环境温度所引入的标准不确定度来源主要由以下不确定度分项构成:

　　1)测量操作不重复性引入的不确定性误差,如标准组件与测试组件的测试位置不完全一致,电气接线过程中存在的接触电阻等;

　　2)太阳模拟器光谱与标准光谱(AM1. 5)之间的失配;