QJ 1017A-2004 太阳电池标定方法.pdf
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1、QJ中华人民共和国航天行业标准FL 0150 QJ 1017A2004代替 QJ 10171986太阳电池标定方法 Test method for calibration of solar cells 20000901发布 20041201实施国防科学技术工业委员会发布 QJ 1017A2004 I前言 本标准代替QJ 10171986太阳电池标定方法。 本标准与QJ 10171986相比主要有以下变化: a) 在适用范围中增加了本标准只适用于航天及地面用单结太阳电池的标定; b) 增加了AM0和AM1.5标准阳光光谱辐照度分布曲线(图1和图2); c) 修改了AM0和AM1.5标准阳光光谱辐
2、照度数据(附录A); d) 根据太阳电池标定的实际情况对标定要求、标定程序和数据处理等章的内容进行了修改; e) 对原标准中出现的“误差”、“精度”、“偏差”等提法按照不确定度分析的要求进行了修改和规范。 本标准的附录A为规范性附录。 本标准由中国航天科技集团公司提出。 本标准由中国航天标准化研究所归口。 本标准起草单位:中国航天科技集团公司五院五一四所、五一部。 本标准主要起草人:杨亦强、王鸿芳、刘 民。 本标准于1986年9月首次发布,本次为第一次修订。 QJ 1017A2004 1太阳电池标定方法 1 范围 本标准规定了一级标准太阳电池的地面直接阳光标定方法。 本标准适用于航天及地面用单
3、结太阳电池的标定。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB/T 2297 太阳光伏能源系统术语 QJ1019A1995 太阳电池电性能测试方法 3 术语和定义 GB/T 2297确立的术语和定义适用于本标准。 4 标定原理 在室外直接阳光下测量太阳电池的短路电流、温度、阳光辐照度和阳光光谱辐照度,测量太阳电池光谱响应,利用公式(1)、(2)即可分别得到太阳
4、电池在AM0或AM1.5标准阳光条件下的短路电流,即标定结果。 =25003002500300250030000d)()(d)()(d)(RsRsmmscSESEEEII(1) =2500300250030025003005.15.1d)()(d)()(d)(RsRsmmscSESEEEII(2) 式中: Isc0AM0标准条件下太阳电池短路电流,单位为毫安(mA); Isc1.5AM1.5标准条件下太阳电池短路电流,单位为毫安(mA); Im太阳电池短路电流实测值,单位为毫安(mA); Em地面阳光辐照度实测值,单位为瓦每平方米(Wm-2); Es() 地面阳光光谱辐照度实测值,单位为瓦每平
5、方米纳米(Wm-2nm-1); E0() AM0标准阳光光谱辐照度,单位为瓦每平方米纳米(Wm-2nm-1); E1.5() AM1.5标准地面阳光光谱辐照度,单位为瓦每平方米纳米(Wm-2nm-1); SR() 太阳电池相对光谱响应实测值; QJ 1017A2004 2波长,单位为纳米(nm)。 5 标定要求 5.1 标准测试条件 5.1.1 AM0和AM1.5标准阳光光谱辐照度数据见附录A。AM0和AM1.5标准阳光光谱辐照度分布曲线分别见图1和图2。 00.511.522.5100 400 700 1000 1300 1600 1900 2200 2500波长 (nm)光谱辐照度(Wm-
6、2nm-1)图1 AM0标准阳光光谱辐照度分布曲线 00.511.52100 400 700 1000 1300 1600 1900 2200 2500波长 (nm)光谱辐照度(Wm-2nm-1)图2 AM1.5标准阳光光谱辐照度分布曲线 (Wm-2nm-1)(Wm-2nm-1)QJ 1017A2004 35.1.2 AM0标准阳光辐照度为1367 Wm-2; AM1.5标准阳光辐照度为1000 Wm-2。 5.1.3 太阳电池标准测试温度为 25。 5.2 环境条件 5.2.1 标定场地应选择在大气污染少、周围无高大建筑物的地区。 5.2.2 标定应选择天气晴朗、大气透明度好、在环绕太阳15
7、度半圆锥角内无云的时间进行。 5.2.3 标定时大气质量在12之间,阳光辐照度不小于800Wm-2,其中散射光成分不大于25%。 5.3 主要测量设备和测量要求 5.3.1 标定用测试设备须经计量技术机构或其委托的专门技术机构校准,并可朔源到国家测量标准,且在有效期内。 5.3.2 采用具有四端引线的精密取样电阻器来测定太阳电池短路电流,电阻器阻值的不确定度应优于0.1%;测量时,取样电阻两端电压应不大于太阳电池开路电压的3% 。 5.3.3 短路电流测量值的不确定度应优于0.5% 。 5.3.4 温度测量值的不确定度应优于0.5% 。 5.3.5 阳光辐照度测量值的不确定度应优于1.0% 。
8、 5.3.6 用三次以上的太阳电池光谱响应测量数据,对同一条太阳光谱曲线积分,所得到的积分短路电流的重复性应优于1.0%。 5.3.7 阳光光谱辐照度的测量应满足下列要求: a) 测量波长范围:300nm2500 nm; b) 测量带宽见表1; c) 测量误差见表2。 表1 波 长 nm 带 宽 nm 300 500 5 500 700 10 700 1200 20 1200 2500 50 表2 波 长 nm 相对误差 300 400 10% 400 1100 2% 1100 2500 5% 6 标定程序 6.1 标定环境的选择 根据5.2的要求选择场地,根据所选定地点的气象资料确定标定日期
9、。 6.2 待标定太阳电池的筛选 QJ 1017A2004 4应选择电性能稳定的太阳电池作为待标定太阳电池。在标定前测量太阳电池的短路电流,与至少三个月前在相同测试条件下的测量结果相比较,差别不大于1.0%的太阳电池方可参加标定。 6.3 测试准备 6.3.1 安装调整阳光辐照度和阳光光谱辐照度测量设备,使其满足5.3的要求。 6.3.2 安装调整太阳电池短路电流及温度测量设备,使其满足5.3的要求。 6.4 测试步骤 6.4.1 监测阳光辐照度,在满足连续3分钟其变化小于1%的条件后开始测试。 6.4.2 测量太阳电池的短路电流、温度、阳光辐照度和阳光光谱辐照度,每测一次阳光光谱辐照度分布,
10、同时完成两次以上太阳电池短路电流和温度测试。 6.4.3 测试和记录标定时的当地大气压、气温及相对湿度。 6.4.4 记录标定时间、地点。 6.4.5 室外测试后测量太阳电池的光谱响应。 6.4.6 标定后进行太阳电池电性能测试。 7 数据处理 7.1 试验数据选取 7.1.1 按标定试验时间顺序选取阳光辐照度在测试时间内变化不大于1%的测试数据。 7.1.2 标定试验前、后短路电流在相同测试条件下测量值的变化大于1%的该太阳电池的全部测量数据应舍去。 7.2 短路电流值的计算 7.2.1 根据筛选后的试验数据,计算出在每个阳光光谱辐照度测试期间内,每片太阳电池短路电流多次实测值的算术平均值。
11、 7.2.2 按QJ 1019A1995规定的方法,将太阳电池短路电流的算术平均值换算成25时的短路电流的算术平均值。 7.2.3 根据7.2.2计算的太阳电池短路电流平均值、阳光辐照度、阳光光谱辐照度及太阳电池光谱响应数据和附录A中的AM0或AM1.5标准阳光光谱辐照度,利用公式(1)或(2)计算太阳电池短路电流值 Isc0或Isc1.5。 7.3 短路电流标定值 根据太阳电池短路电流的计算值,求出算术平均值作为该太阳电池短路电流的标定值,并根据贝塞尔公式计算出实验标准偏差。 8 一级标准太阳电池的确定 8.1 一级标准太阳电池应经过不少于两次的标定,多次标定结果的稳定性应优于1.0%。 8
12、.2 一级标准太阳电池须经相应的计量管理程序后方可正式生效。 8.3 一级标准太阳电池的复测标定,一般每两年进行一次。 9 一级标准太阳电池的检测报告 每次标定后应给出一级标准太阳电池的检测报告,报告应包含以下内容: a) 电池编号; b) 电池类型; QJ 1017A2004 5c) 封装盒内温度传感器类型; d) 短路电流Isc0或 Isc1.5; e) 标准偏差; f) 相对光谱响应; g) 标准测试条件下的伏安曲线; h) 标定依据; i) 标定日期。 QJ 1017A2004 6附 录 A (规范性附录) 标准阳光光谱辐照度 A.1 AM0标准阳光光谱辐照度见表A.1。 表A.1 波
13、长 nm 光谱辐照度EWm-2nm-1积分辐照度E0-Wm-2波长 nm 光谱辐照度EWm-2nm-1积分辐照度E0-Wm-2199.5 0.005 5.498E-3 240.5 0.043 1.516E+0 200.5 0.007 1.253E-3 241.5 0.052 1.569E+0 201.5 0.007 1.971E-2 242.5 0.072 1.641E+0 202.5 0.008 2.758E-2 243.5 0.065 1.707E+0 203.5 0.009 3.629E-2 244.5 0.062 1.769E+0 204.5 0.009 4.575E-2 245.5
14、0.051 1.820E+0 205.5 0.010 5.531E-2 246.5 0.051 1.872E+0 206.5 0.010 6.549E-2 247.5 0.057 1.929E+0 207.5 0.011 7.696E-2 248.5 0.045 1.974E+0 208.5 0.015 9.152E-2 249.5 0.058 2.033E+0 209.5 0.024 1.158E-2 250.5 0.059 2.092E+0 210.5 0.028 1.433E-2 251.5 0.047 2.138E+0 211.5 0.034 1.771E-2 252.5 0.044
15、2.182E+0 212.5 0.030 2.073E-2 253.5 0.055 2.238E+0 213.5 0.032 2.391E-2 254.5 0.061 2.299E+0 214.5 0.041 2.801E-2 255.5 0.089 2.387E+0 215.5 0.037 3.170E-2 256.5 0.107 2.494E+0 216.5 0.034 3.512E-2 257.5 0.129 2.623E+0 217.5 0.036 3.873E-2 258.5 0.134 2.758E+0 218.5 0.045 4.322E-2 259.5 0.108 2.865E
16、+0 219.5 0.048 4.799E-2 260.5 0.102 2.967E+0 220.5 0.048 5.280E-2 261.5 0.103 3.071E+0 221.5 0.039 5.673E-2 262.5 0.121 3.191E+0 222.5 0.051 6.179E-2 263.5 0.175 3.367E+0 223.5 0.066 6.838E-2 264.5 0.274 3.641E+0 224.5 0.058 7.417E-2 265.5 0.280 3.921E+0 225.5 0.054 7.956E-2 266.5 0.260 4.181E+0 226
17、.5 0.041 8.366E-2 267.5 0.270 4.451E+0 227.5 0.041 8.774E-2 268.5 0.260 4.711E+0 228.5 0.054 9.314E-2 269.5 0.252 4.964E+0 229.5 0.048 9.792E-2 270.5 0.293 5.257E+0 230.5 0.056 1.036E+0 271.5 0.232 5.489E+0 231.5 0.050 1.085E+0 272.5 0.215 5.704E+0 232.5 0.055 1.140E+0 273.5 0.204 5.908E+0 233.5 0.0
18、46 1.186E+0 274.5 0.137 6.045E+0 234.5 0.039 1.226E+0 275.5 0.200 6.245E+0 235.5 0.057 1.282E+0 276.5 0.258 6.503E+0 236.5 0.049 1.332E+0 277.5 0.240 6.744E+0 237.5 0.053 1.385E+0 278.5 0.166 6.910E+0 238.5 0.042 1.427E+0 279.5 0.089 6.999E+0 239.5 0.046 1.473E+0 280.5 0.112 7.111E+0 QJ 1017A2004 7表
19、A.1(续) 波长 nm 光谱辐照度EWm-2nm-1积分辐照度E0-Wm-2波长 nm 光谱辐照度EWm-2nm-1积分辐照度E0-Wm-2281.5 0.231 7.342E+0 318.8 0.642 2.657E+1 282.5 0.307 7.649E+0 319.2 0.768 2.688E+1 283.5 0.330 7.979E+0 319.6 0.759 2.718E+1 284.5 0.244 8.223E+0 320.0 0.712 2.746E+1 285.5 0.141 8.364E+0 320.4 0.778 2.778E+1 286.5 0.320 8.684E+
20、0 320.8 0.844 2.811E+1 287.5 0.371 9.055E+0 321.2 0.847 2.845E+1 288.5 0.307 9.362E+0 321.6 0.736 2.875E+1 289.5 0.456 9.817E+0 322.0 0.695 2.902E+1 290.5 0.623 1.044E+1 322.4 0.773 2.933E+1 291.5 0.600 1.104E+1 322.8 0.758 2.964E+1 292.5 0.545 1.159E+1 323.2 0.646 2.989E+1 293.5 0.545 1.213E+1 323.
21、6 0.603 3.014E+1 294.5 0.509 1.264E+1 324.0 0.604 3.038E+1 295.5 0.548 1.319E+1 324.4 0.618 3.063E+1 296.5 0.492 1.368E+1 324.8 0.654 3.089E+1 297.5 0.531 1.421E+1 325.2 0.646 3.115E+1 298.5 0.413 1.462E+1 325.6 0.682 3.142E+1 299.5 0.485 1.511E+1 326.0 0.852 3.176E+1 300.5 0.403 1.551E+1 326.4 1.04
22、9 3.218E+1 301.5 0.445 1.596E+1 326.8 1.111 3.262E+1 302.5 0.484 1.644E+1 327.2 1.108 3.307E+1 303.5 0.631 1.707E+1 327.6 1.050 3.349E+1 304.5 0.610 1.768E+1 328.0 0.965 3.387E+1 305.5 0.580 1.826E+1 328.4 0.914 3.424E+1 306.5 0.575 1.884E+1 328.8 0.913 3.460E+1 307.5 0.645 1.948E+1 329.2 0.952 3.49
23、8E+1 308.5 0.613 2.010E+1 329.6 1.043 3.540E+1 309.5 0.484 2.034E+1 330.0 1.144 3.586E+1 310.0 0.495 2.054E+1 330.4 1.137 3.597E+1 310.4 0.507 2.074E+1 330.5 1.006 3.698E+1 310.8 0.588 2.097E+1 331.5 0.968 3.795E+1 311.2 0.707 2.126E+1 332.5 0.921 3.887E+1 311.6 0.747 2.156E+1 333.5 0.905 3.977E+1 3
24、12.0 0.707 2.184E+1 334.5 0.940 4.071E+1 312.4 0.644 2.210E+1 335.5 0.982 4.169E+1 312.8 0.663 2.236E+1 336.5 0.765 4.246E+1 313.2 0.710 2.265E+1 337.5 0.866 4.332E+1 313.6 0.691 2.292E+1 338.5 0.916 4.424E+1 314.0 0.689 2.320E+1 339.5 0.937 4.517E+1 314.4 0.722 2.349E+1 340.5 0.992 4.617E+1 314.8 0
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