Этот документ входит в профессиональные
справочные системы «Кодекс» и  «Техэксперт»

     
     ГОСТ Р МЭК 60904-1-2013

     
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПРИБОРЫ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

Часть 1

Измерение вольтамперных характеристик

Photovoltaic devices. Part 1. Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics



ОКС 27.160

Дата введения 2015-01-01

     

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Государственным научным учреждением "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ВИЭСХ) на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 039 "Энергосбережение, энергетическая эффективность, энергоменеджмент"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 05 декабря 2013 г. N 2160-ст с 01 января 2015 г.

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60904-1:2006* "Приборы фотоэлектрические. Часть 1. Измерение вольтамперных характеристик" (IEC 60904-1:2006 "Photovoltaic devices - Part 1: Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics")

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

          

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующие уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

     1 Область применения


Настоящий стандарт распространяется на фотоэлектрические приборы и устанавливает методы измерения вольтамперных характеристик фотоэлектрических приборов при естественном и искусственном солнечном освещении. Эти методы распространяются на отдельные фотоэлектрические преобразователи (солнечные элементы), сборки фотоэлектрических преобразователей (солнечных элементов) и на фотоэлектрические модули.

Примечания:

1 Данный стандарт применим к приборам на основе многопереходных элементов при условии, что каждый переход создает такой же ток, какой он создавал бы при освещении его светом со стандартным спектром AM 1,5 (МЭК 60904-3).

2 Данный стандарт применим к фотоэлектрическим приборам, предназначенным для использования при концентрированном излучении, если в процессе измерений излучение поступает под прямым углом перпендикулярно к рабочей поверхности прибора или выполняется коррекция отклонения от прямого нормального эталонного спектра.


Стандарт устанавливает основные требования к измерению вольтамперных характеристик (ВАХ) фотоэлектрических приборов, порядок применения различных используемых в настоящее время методик, методы испытаний и приемы уменьшения погрешности измерений.

Примечание - Термины "испытываемый образец", образец относятся к любому из указанных фотоэлектрических приборов.


Испытание двусторонних приборов может отличаться процедурой измерения температуры. Измерения температуры в этом случае должны проводиться по специальной методике. Может потребоваться использование соответствующих специальных средств измерения и эталонного прибора.

     2 Нормативные ссылки


В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на приведенные ниже стандарты*. Для датированных ссылок применяется только указанное издание. Для недатированных ссылок применяется последнее издание указанного документа (со всеми поправками).

_______________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

МЭК 60891 Приборы фотоэлектрические из кристаллического кремния. Коррекция вольтамперных характеристик по температуре и энергетической освещенности (IEC 60891:2009 Photovoltaic devices of crystalline silicon. Procedures for temperature and irradiance corrections to measured current voltage characteristics)

МЭК 60904-2 Приборы фотоэлектрические. Часть 2. Требования к эталонным солнечным элементам (IEC 60904-2 Photovoltaic devices - Part 2: Requirements for reference solar cells)

МЭК 60904-3 Приборы фотоэлектрические. Часть 3. Принципы измерения параметров наземных приборов при эталонных спектрах энергетической освещенности (IEC 60904-3 Photovoltaic devices - Part 3: Measurement principles for terrestrial photovoltaic (PV) solar devices with reference spectral irradiance data)

МЭК 60904-5 Приборы фотоэлектрические. Часть 5. Определение эквивалентной температуры методом измерения напряжения холостого хода (IEC 60904-5 Photovoltaic devices - Part 5: Determination of the equivalent cell temperature (ЕСТ) of photovoltaic (PV) devices by the open-circuit voltage method)

МЭК 60904-6 Приборы фотоэлектрические. Часть 6. Требования к эталонным солнечным модулям (IEC 60904-6 Photovoltaic devices - Part 6: Requirements for reference solar modules)

_______________

Заменен на IEC 60904-2(2007)


МЭК 60904-7 Приборы фотоэлектрические. Часть 7. Расчет спектральных поправок при измерениях (IEC 60904-7 Photovoltaic devices - Part 7: Computation of spectral mismatch correction for measurements of photovoltaic devices)

МЭК 60904-9 Приборы фотоэлектрические. Часть 9. Требования к рабочим характеристикам имитаторов солнечного излучения (IEC 60904-9, Photovoltaic devices - Part 7: Solar simulator performance requirements)

МЭК 60904-10 Приборы фотоэлектрические. Часть 10. Методы определения линейности характеристик (IEC 60904-10:2009 Photovoltaic devices - Part 10: Methods of linearity measurement)

ИСО/МЭК 17025 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий (ISO/IEC 17025 General requirements for the competence of testing and calibration laboratories)

     3 Общие требования

а) Измерения энергетической освещенности должны проводиться с использованием эталонного фотоэлектрического прибора или пиранометра. Эталонный прибор должен быть изготовлен и откалиброван в соответствии с МЭК 60904-2 и МЭК 60904-6. Спектральная чувствительность эталонного прибора должна соответствовать спектральной чувствительности испытываемого образца, либо следует выполнять коррекцию на несовпадение спектральной чувствительности в соответствии с МЭК 60904-7. В диапазоне энергетической освещенности, в котором проводятся испытания, эталонный прибор должен иметь линейную зависимость тока короткого замыкания от энергетической освещенности. Линейность определяется в соответствии с МЭК 60904-10.

Для измерений при естественном солнечном освещении, в условиях, когда падение прямых солнечных лучей не является нормальным к рабочей поверхности или близким к нормальному, рекомендуется использовать эталонный прибор того же типа и размера, что и испытываемые приборы. Или, для случая фотоэлектрических модулей и батарей, рекомендуется использовать многоэлементную сборку, состоящую из эталонного элемента, окруженного другими элементами (действующими или муляжами). В этом случае корпус, конструкция и герметизация, форма, размер и зазоры должны быть такими же, как у модулей, которые будут испытываться.

Примечание - Эталонный прибор считается совпадающим по спектральным характеристикам с испытываемым образцом, если технология изготовления его элементов, конструктивные особенности и герметизация такие же, как у испытываемого образца. В противном случае в протоколе испытаний должно быть отражено несовпадение спектральных характеристик.

b) Температуры эталонного прибора и образца следует измерять приборами с точностью ±1 °С и повторяемостью в пределах ±0,5 °С. Если температура эталонного прибора отличается от температуры, при которой проводилась его калибровка, более чем на 2 °С, в калибровочное значение следует внести поправку в соответствии с измеренной температурой. Если используется пиранометр, измерение температуры и внесение температурной поправки в его выходной сигнал не требуются.

c) Рабочая поверхность образца должна быть компланарна рабочей поверхности эталонного прибора в пределах угла ±2°.

d) Напряжения и токи следует измерять приборами с точностью ±0,2% от напряжения холостого хода и тока короткого замыкания. При регистрации данных необходимо тщательно выбрать диапазон измерений. Подключение следует выполнять независимыми проводами минимально возможной длины. Если испытываемый образец является модулем, 4-проводное подключение должно выполняться к контактам или выводам. Если испытываемый образец является элементом, 4-проводное подключение должно выполняться к контактным шинам элемента.

Примечание - При проведении испытаний элементов необходимо тщательно выбирать способ их подключения. Возможно появление различий в результатах измерений при подключении паяными выводами и при применении подключения без пайки пружинными контактными колодками или проводящими пластинами, имеющими большую площадь соединения с контактами элемента на тыльной стороне. При подключении элементов без пайки может быть получено существенно более высокое значение коэффициента заполнения ВАХ, что характерно для модуля из таких элементов. Выбранный тип подключения должен соответствовать будущему использованию элементов или выполняемому измерению.

е) Ток короткого замыкания необходимо измерять при нулевом значении напряжения с использованием переменного смещения (предпочтительно электронного), предназначенного для компенсации падения напряжения на последовательно включенном внешнем сопротивлении. Также значение тока короткого замыкания может быть получено экстраполяцией ВАХ. Кривая ВАХ может быть продолжена до нулевого значения напряжения при условии, что падение напряжения не превышает 3% от напряжения холостого хода испытываемого образца, а также при условии линейности участка ВАХ.

f) Точность процедур внесения температурной поправки и поправки на энергетическую освещенность в соответствии с МЭК 60891 требуется периодически проверять, измеряя ВАХ образца при выбранных уровнях энергетической освещенности и температуры и сравнивая полученные результаты с экстраполированными данными в соответствии с МЭК 60904-10.

Примечание - Если температурные поправки и поправки по энергетической освещенности вводятся в широком диапазоне, коррекция параметров модуля может существенно повлиять на результаты испытания. Следует также с осторожностью использовать параметры модуля. В частности, одно значение последовательного сопротивления не может быть применено ко всей партии образцов одного типа.


При проведении измерений нестабильных фотоэлектрических приборов следует уделять особое внимание выбору наиболее показательной спектральной характеристики, характеризующей данный прибор.

     4 Испытательное оборудование

4.1 Испытания при естественном солнечном освещении

Для проведения измерения ВАХ при естественном солнечном освещении требуется следующее оборудование:

a) Эталонный фотоэлектрический прибор или пиранометр, соответствующий характеристикам испытываемого образца в требуемых диапазонах энергетической освещенности, спектрального распределения и температур и отвечающий требованиям, приведенным в перечислении а) раздела 3.

b) Если необходимо, средства измерения температуры эталонного прибора, которые отвечают требованиям в перечислении b) раздела 3.

c) Оборудование, указанное в МЭК 60904-5, для определения температуры испытываемого образца как эквивалентной температуры (ЭТ) или иные средства измерения температуры испытываемого образца в соответствии с перечислении b) раздела 3.

d) Прибор, обеспечивающий возможность проверки компланарности рабочих поверхностей эталонного прибора и испытываемого образца в пределах угла ±2°.

e) Двухосевая система слежения, обеспечивающая слежение за Солнцем таким образом, чтобы поступающее излучение было перпендикулярно к рабочим поверхностям образца и эталонного прибора в пределах угла падения ±5°.

f) Спектрорадиометр, обеспечивающий измерение спектрального распределения энергетической освещенности в диапазонах спектральной чувствительности испытываемого образца и эталонного прибора, если необходимы поправки на несовпадение их спектральных характеристик в соответствии с перечислением а) раздела 3.

g) Приборы для измерения напряжения и тока образца и эталонного прибора, отвечающие требованиям в перечислении d) раздела 3 .

h) Эквивалентная нагрузка с регулировкой в требуемом диапазоне мощности.

i) Прибор для непрерывной записи ВАХ: самописец, запоминающее устройство или иное аналогичное устройство.

j) Иной прибор для измерения ВАХ вместо приборов, указанных в перечислениях g)-i) раздела 3.

4.2 Испытания при искусственном солнечном освещении

Для проведения измерений ВАХ при искусственном солнечном освещении требуется следующее оборудование:

a) Эталонный фотоэлектрический прибор, соответствующий характеристикам испытываемого образца в требуемых диапазонах энергетической освещенности, спектрального распределения и температур и отвечающий требованиям, приведенным в перечислении а) раздела 3.

b) Средства измерения температуры эталонного прибора и испытываемого образца, которые отвечают требованиям в перечислении b) раздела 3.

c) Имитатор солнечного излучения класса ВВВ или лучше в соответствии с МЭК 60904-9. Рабочая зона измерений имитатора должна быть равна или больше зоны, занимаемой испытываемым образцом.

d) Датчик энергетической освещенности, способный отслеживать мгновенную энергетическую освещенность в плоскости измерений имитатора. Датчик должен быть линейным в диапазоне энергетической освещенности, в котором проводятся измерения (см. МЭК 60904-10).

e) Спектрорадиометр, обеспечивающий измерение спектрального распределения энергетической освещенности имитатора в диапазонах спектральной чувствительности испытываемого образца и эталонного прибора, если необходимы поправки на несовпадение их спектральных характеристик в соответствии с перечислением а) раздела 3.

Примечание - Эмиссионные лампы типа ксеноновых следует применять с осторожностью при испытаниях модулей из однопереходных и многопереходных прямозонных структур. Изменение ширины запрещенной зоны структуры (элемента структуры), обусловленное изменением температуры, может привести к пропусканию элементом (элементами) структуры некоторых эмиссионных линий лампы и к значительным сдвигам в рабочих характеристиках. Для многопереходных прямозонных структур эти изменения ширины запрещенной зоны могут также изменить баланс токов отдельных элементов структуры и привести к дополнительным сдвигам в рабочих характеристиках.

     5 Испытания при естественном солнечном освещении


Измерения при естественном солнечном освещении следует проводить только при условии, что колебания суммарной энергетической освещенности во время измерений составляют не более ±1%. Скорость ветра не превышает 2 м/сек. Для измерений, результаты которых подлежат приведению к стандартным условиям испытаний (СУИ), значение энергетической освещенности должно быть не менее 800 Вт/м.

Метод испытаний

5.1 Установите эталонный прибор и испытываемый образец на двухосевом следящем устройстве как можно ближе друг к другу таким образом, чтобы рабочие поверхности эталонного прибора и испытываемого образца были компланарны. Рабочие поверхности обоих приборов должны быть перпендикулярны прямым солнечным лучам в пределах угла падения ±5°. Подключите необходимое измерительное оборудование.