T/CPIA 0113-2025 晶体硅光伏电池高温反向耐压测试方法

　　团 体 标 准

　　T/CP IA 0113—2025

　　晶体硅光伏电池高温反向耐压测试方法

　　The test method of the reverse voltage for crystalline silicon

　　photovoltaic cells under high temperature

　　2025 - 03 - 15 发布 2025 - 03 - 30 实施

　　中国光伏行业协会 发 布

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国光伏行业协会标准化技术委员会提出。

　　本文件由中国光伏行业协会标准化技术委员会归口。

　　本文件起草单位：天合光能股份有限公司、中国电子技术标准化研究院、合创检测(江苏)有限公司、中国计量科学研究院、一道新能源科技股份有限公司、晶澳太阳能科技股份有限公司、扬州阿特斯太阳能电池有限公司、中国国检测试控股集团股份有限公司、大唐集团技术经济研究院有限责任公司、南京力禧特光电科技有限公司、东方日升新能源股份有限公司、国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司西宁分公司、苏州UL 美华认证有限公司。

　　本文件主要起草人：王兵、朱强忠、郝江波、段少静、汤靖婧、王萌、蔡川、刘江、童锐、衡阳、张可佳、吕硕磊、刘垚、刘亚锋、储银枝、朱华。

　　引 言

　　热斑测试是光伏组件可靠性测试的重要序列测试之一。热斑测试主要评估光照情况下组件内单片电池遮挡或故障时，电池处于反偏状态时的耐受能力;电池被遮挡时，因反偏而产生大量热量，从而产生局部高温，对电池电极、胶膜、背板、玻璃产生应力，从而导致组件脱层，破裂甚至烧毁等风险。

　　热斑局部高温的程度，主要由输入热量功率密度及散热条件两个因素决定。输入功率受光强、未被遮挡电池开压、遮挡电池的外部量子效率EQE、被遮挡电池漏电流、被遮挡面积影响，功率密度除输入功率强度影响外，还与遮挡电池反向漏电流点的面积相关。散热条件受遮挡物面积、形状、遮挡位置、封装材料热阻、组件热辐射和环境对流相关。

　　反向电压在电池击穿工作电压范围内时，组件热斑温度随组件功率提升而缓慢提升。在漏电流相关工艺未发生明显变化时，监控电池击穿电压尤其是高温条件下电池的击穿电压测试，可以有效监控产品的热斑耐受能力;而电池击穿时，由于击穿位置随机，且容易在局部击穿点产生大量热量，而使得热斑温度大幅上升。热斑发生时，热斑电池常处于高温状态，其击穿能力与常温下的击穿能力可能存在差异;击穿电压存在随温度上升而逐渐下降的现象，形成温度越高击穿电压越低，击穿电压降低进一步使得温度上升的负反馈。最终导致热斑温度超出封装材料允许的工作范围，产生脱层、烧毁等现象。

　　本文件主要目的是定义常温及高温下电池击穿电压测试方法，为进一步管控热斑风险，提供电池端的前置管控方法。

　　晶体硅光伏电池高温反向耐压测试方法

　　1 范围

　　本文件规定了晶体硅光伏电池高温反向击穿的测试流程与方法，包括仪器设备、样品准备、试验方法、试验数据处理，试验报告等，评估电池片热斑击穿风险。

　　本文件适用于晶体硅光伏电池高温条件下的反向击穿电压测试及热斑击穿风险评估。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　IEC 61730-2:2023 光伏组件安全鉴定 第2部分：试验要求(Photovoltaic (PV) module safety qualification—Part 2: Requirements for testing)

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　高温反向漏电特性 high temperature reverse leakage characteristics

　　电池片在承受反向电压时，反向漏电流曲线与温度相关性的特征关系。

　　注： 晶体硅光伏电池反向漏电流随温度升高而降低，温度升高会减小晶硅太阳能电池被击穿风险;反之晶硅电池呈现

　　反向漏电流随温度升高而升高，会增加晶硅太阳能电池的击穿风险。

　　4 试验条件

　　电池片在室温和高温(135 ℃) 条件下，需分别测试其反向耐压性能，施加反向电压范围为-12V～-19 V。

　　5 仪器设备

　　反向耐压击穿试验的设备要求如下：

　　a) 样品加热台：加热温度范围为 0 ℃~200 ℃可调，测温精度±2 ℃ ;

　　b) 直流稳压源：直流电压最小精度 0.1 V，电流测量最小精度 0.1 A，稳压源应具备限流功能，防止电流过大，产生安全风险;

　　c) 红外测温仪：应符合 IEC 61730-2:2023 中的 10.20.2a 的相关要求。

　　6 样品准备

　　对待测电池片正、负极主栅分别进行焊接，并将正、负极的汇流条进行焊接处理，如图1所示。

　　标引序号说明：

　　1——正面汇流条;

　　2——正面焊带;

　　3——电池片;

　　4——电池片正面焊接点;

　　5——背面焊带;

　　6——背面汇流条。

　　图 1 电池片电极连接示意图

　　7 试验方法

　　7.1 室温条件下测试反向漏电流

　　打开直流电源，将电源正极与待测电池片负极相连，电源负极与待测电池片正极相连，调节测试电压，使电压在-12 V～-19 V范围内，每隔1V需记录待测电池片的漏电流数值，并将数据记录在反向漏电流表中，如附录表A.1所示。

　　7.2 高温条件下测试反向漏电流

　　打开样品加热台，根据环境条件，设置加热台温度(台面温度宜为180 ℃) , 并放置待测电池，根据红外相机测试温度，微调加热台温度，使待测电池片温度稳定在135 ℃, 电池片内温差±5℃以内。

　　打开直流电源，测试在高温条件下电池片从-12 V～-19 V的漏电流数值， 电压间隔单位1V，并将数据记录在反向漏电流表中，如附录表A.1所示。

　　注1：不同类型的电池片，可根据实际的热斑温度选定电池片的稳定温度值;

　　注2：电池片温度稳定指电池片达到目标温度后，3分钟内不再单调上升或下降。

　　7.3 电池片反向电压初定值

　　使产生热斑效应时， 电池片所承受的反向电压应按照公式(1)计算初定值：

　　Vre=(n-1) [1+β (T-25)]Voc+Vd ········································(1)

　　式中：

　　Vre ——热斑时电池片所承受的反向电压初定值;

　　n ——单个二极管保护的串联电池片块数;

　　T ——组件工作时电池片内部温度;

　　β ——电池电压温度系数;

　　Voc ——标准条件下的电池片开路电压;

　　Vd ——二极管的启动电压。

　　注1：测试中施加的反向电压，持续时间需大于1秒;

　　注2：二极管的启动电压宜取值为0.3V～0.4V。

　　8 试验数据处理

　　按照附录表A.1记录试验后的数据，根据该数据需分析不同温度下的反向漏电流与反向电压的关系，如附录B所示，试验数据处理结果如下：

　　a) 对电池片施加反向电压时，当反向电压值小于初定值，且漏电流值大于 1A，则电池片有发生热斑击穿的风险;

　　b) 在高温测试条件下，漏电流随温度升高而升高，并呈现指数级升高时，则电池片有发生热斑击穿的风险。

　　注：漏电流值可根据不同类型的电池片设定，以漏电流随电压呈现指数级升高现象进行分析。

　　9 试验报告

　　晶体硅光伏电池高温反向耐压测试报告应该包括以下内容：

　　a) 电池片名称、类型、规格;

　　b) 试验样品数量;

　　c) 试验样品来源和制造商;

　　d) 试验样品编号;

　　e) 试验日期;

　　f) 试验检测人员;

　　g) 试验数据表;

　　h) 室温和高温条件下，反向漏电流与反向电压关系图。

　　附 录 A

　　(资料性)

　　测试记录表反向漏电流记录如表A.1所示。

　　图 A.1 反向漏电流记录表

　　B

　　附 录 B

　　(资料性)

　　反向漏电流与温度关系曲线示意图

　　反向漏电流与温度变化的相关性示意图，如图A.1～图A.3所示。

　　图 B.1 反向漏电流随温度升高而升高

　　图 B.2 反向漏电流随温度升高而降低

　　图 B.3 电池片在高温情况下被击穿(-13)