T/CPIA 0133-2025 钙钛矿光伏电池及组件温度系数测试方法

　　T/CP IA 0133—2025

　　团 体 标 准

　　T/CP IA 0133—2025

　　钙钛矿光伏电池及组件温度系数测试方法

　　Test method of temperature coefficient of perovskite photovoltaic cells

　　and modules

　　2025 - 08 - 30 发布 2025 - 09 - 15 实施

　　中国光伏行业I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并归口。

　　本文件起草单位：北京理工大学、中国华能集团清洁能源技术研究院、杭州纤纳光电科技有限公司、中国电子技术标准化研究院、中国计量科学研究院、国家太阳能光伏产品质量检验检测中心、华能新能源股份有限公司、华能新能源股份有限公司河北分公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、昆山协鑫光电材料有限公司、一道新能源科技股份有限公司、中山德华芯片技术有限公司、理想晶延半导体设备(上海)股份有限公司、华能新能源股份有限公司云南分公司、晶澳太阳能科技股份有限公司、深圳翊阳科技有限公司、无锡众能光储科技有限公司、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、宁夏国信检研科技有限公司、江苏慧仁新能源科技有限公司、厦门大学、南开大学。

　　本文件主要起草人：朱城、陈棋、白阳、朱冰洁、颜步一、刘彬、周养盈、张赟、张鹏翔、孟海凤、王森、刘毅、薄祥喜、孙建侠、季益民、杨文奕、魏青竹、张宏锋、孙阳、徐子鹏、章译心、高嘉庆、郑众、蒋文博、朱华、李静、蔡子贺、吕月飞、王向伟、张伟、陈学广、王兴涛、王亮、石从波、李跃龙、宋廷鲁。

　　本文件为首次发布。

　　钙钛矿光伏电池及组件温度系数测试方法

　　1 范围

　　本文件规定了钙钛矿光伏电池(以下简称光伏电池)、钙钛矿光伏组件(以下简称光伏组件)温度系数测试方法，包括测试设备及要求、样品准备、测试方法、测试报告等内容。

　　本文件适用于钙钛矿材料为光吸收层的地面用光伏电池与组件的温度系数的测试。

　　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。

　　GB/T 2297 太阳光伏能源系统术语

　　T/CPIA 0032—2022 钙钛矿光伏电池及组件的电流-电压 (I-V)特性测量方法 (Test method of current-voltage (I-V) characterization of perovskite photovoltaic cells and modules)

　　IEC 60904-1：2020 光伏器件 第1部分：光伏电流-电压特性的测量(Photovoltaic devices—Part 1 : Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics)

　　IEC TS 60904-1-2 ：2019 光伏器件 第1-2部分： 双面光伏(PV) 器件电流-电压特性的测量[Photovoltaic devices—Part 1-2: Measurement of current-voltage characteristics of bifacial photovoltaic (PV) devices]

　　IEC 60904-10:2020 光伏器件 第10部分：线性相关性和线性测量方法 (Photovoltaic devices— Part 10 : Methods of linear dependence and linearity measurements)

　　IEC 61215-2:2021 地面光伏组件 设计鉴定和定型 第2部分：试验程序[Terrestrial photovoltaic (PV) modules—Design qualification and type approval—Part 2 : Test procedures]

　　IEC TR 63228:2019 有 机 、 染 料 与 钙 钛 矿 光 伏 电 池 测 试 规 范 (Measurement protocols for photovoltaic devices based on organic, dye-sensitized or perovskite materials)

　　3 术语和定义

　　GB/T 2297、 IEC 61215-2界定的术语和定义适用于本文件。

　　4 测试设备及要求

　　4.1 电池及组件所用变温控制设备

　　电池及组件所用的变温控制设备包括：

　　a) 温度监控设备：符合 IEC TR 63228：2019 第 10 部分的要求;

　　b) 辐照度监测器：符合 IEC 60904-1：2020 第 5 条款的要求;

　　c) 温度控制箱：可控温度范围在(15～100) ℃, 精度优于±2.0℃, 温度不均匀度 < 2.0℃;

　　d) 低温恒温箱：可控温度范围在(-30～15) ℃, 精度优于±2.0℃, 温度不均匀度 < 2.0℃;

　　e) 接触式温度传感器：温度测量范围为(-100～200) ℃, 精度优于±0.5℃,多个热电偶的温度测量一致性应 < 0.5℃。

　　f) 红外非接触式温度传感器：温度测量范围为(-30～200) ℃, 精度优于±1.0℃,单一测量点多次的温度测量一致性应 < 0.5℃。

　　4.2 电池及组件电流-电压(I-V)特性测量设备

　　电池及组件所用电流-电压(I-V)特性测量设备应满足 T/CPIA 0032—2022 4.2 及 4.3 规定的要求。

　　4.3 电池及组件温度测试要求

　　电池及组件在温度测试时的要求包括：

　　a) 电池通过红外温度传感器测量记录，测试电池的温度时，应确保至少测量四个位置，确保所测得样品温度的均匀性不超过 2℃ 。所测位置一般取决于测量设置，不固定最佳放置位置。所测试位置的示例图见图 1。

　　b) 组件温度通过温度传感器测量记录，测试组件的温度时，应确保至少测量四个位置，确保所测得样品温度的均匀性不超过 5℃。传感器的尺寸限制在样品总面积的 5%以内，温度测试应对器件温度传导和散热无影响。所用传感器均应放置于样品的背光面，所测位置一般取决于测量设置，不固定最佳放置位置。温度传感器的放置方式示例图见图 1。

　　图 1 温度测量点的示意图

　　c) 测试单面照明方法时， 电池及组件应无背面照射。样品背面应被覆盖，非暴露侧的辐射强度应限制在 IEC TS 60904-1-2：2019 中“非辐照背景”规定的水平或以下。采用双面照明方法时，应注意尽量减少温度传感器对器件的遮挡。

　　d) 采用接触式温度传感器，传感器应沿光伏器件汇流栅线放置。可用导热胶来增强样品与传感器之间的热耦合。

　　e) 采用红外温度传感器，玻璃的发射率应为 0.85 到 0.90 之间，背板的发射率应在 0.90 到 0.95之间。

　　f) 应保持样品温度在 1 小时内达到设定温度并保持温度波动不大于 0.2℃。

　　5 样品准备

　　测试前需要对每个电池或组件进行独立编号以进行试验追踪及报告。

　　6 测试方法

　　6.1 电池及组件变温设备的样品放置

　　将标准电池放入温度控制箱或低温恒温箱的样品舱内，根据标准光伏电池的标定值或其修正值，调整太阳模拟器强度，使其在被测标准电池平面上的辐照度等效为1000 W/m2。

　　6.2 电池及组件变温设备的接线连接

　　随后使用测试样品替换标准光伏电池，保持测试样品受辐照面与标准光伏电池的保持一致，将温度传感器按照 4.3b 的要求安装并连接到温度监控设备。扫描电流-电压曲线，检查扫描结果，确保测试样品到测试系统的完整电回路中无断路和短路等异常情况。

　　6.3 电池及组件变温设备的温度设置

　　从室温开始，目标温度逐次降低，直至-20℃ , 再依次设定目标温度逐次至85℃ , 升降温步进在 5℃

　　-10℃范围。

　　6.4 电流-电压曲线测试

　　按 T/CPIA 0032—2022 测试光伏电池及组件的电流-电压曲线。

　　6.5 电池及组件温度系数转折点及温区的确定

　　6.5.1 数据预处理构建拟合误差表格

　　基于 6.5.1 的预处理数据，计算好任意一个区间[i,j] 内所有数据点的最小线性拟合误差，供后续动态规划使用。

　　(1)对每个区间 [i,j]，用最小二乘法拟合线性函数：

　　Pi = a×Ti+b ····················································(1)

　　其中，a 式中：

　　Pi——表示样品对应的功率值，单位为瓦/每平方米(W/cm2);

　　Ti——表示温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　a ——拟合段的斜率;

　　b ——拟合段的截距。

　　(2)计算该区间的残差平方和： RSSi,j = Σ=i Pk - k2 ············································ (2)

　　式中：

　　k：RSSi,j 值。。

　　(3)将RSSi,j 存入二维表 cost[i][j]。

　　cost[i][j]——表示第 i 到 j 个点之间的线性最小二乘拟合误差的表格。

　　6.5.2 最小总拟合误差的确认

　　通过动态规划算法，快速找出给定段数 k=1,2,3,4 时的最优分段方式和最佳拐点位置。

　　(1)定义二维表 dp[k][j]：

　　dp[k][j] 表示将前 j + 1 个数据点分为 k 段时的最小总拟合误差。

　　k——当前划分的段数(最多为4);

　　j——当前考虑到第j个点为止。

　　(2)递推关系：

　　式中：

　　dp[k][j] ——前 j + 1 个点划为 k 段的最小总误差;

　　cost[i + 1][j]——第 i + 1 到 j 段的拟合误差。

　　(3)记录最优分段断点位置 breaks[k][j]。

　　breaks[k][j]——储存最优分段断点位置

　　6.5.3 最优段数判断

　　通过贝叶斯信息准则(BIC) 自动选择最优段数

　　对每种段数 k=1,2,3,4 计算其对应的 BIC 值：

　　BIC = n . ln k . ln · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

　　式中：

　　n ——总数据点数;

　　RSSk——残差平方和;

　　k ——所分段数。

　　判定：

　　如果BIC(3)

　　如果 BIC(3)>BIC(4)，则温度拐点数大于等于 3 个情况下，不再进行分段线性拟合，直接如表附录所示提供计算温度系数的数据表格。

　　6.5.4 温度拐点的确认

　　从最优段数中提取出每段的拐点位置。

　　通过 breaks[k][n-1] 反向回溯出所有断点位置 k1…kn(温度值)。

　　6.6 电池及组件温度系数测试的温度设置与测试

　　样品目标温度逐次降低(5～10) ℃, 直至-20℃, 再依次设定目标温度逐次升高(5～10) ℃, 直至85℃。在拐点附近±5℃开始将温度梯度设置为逐次升高或降低1～2℃, 精确测试出拐点位置。每次设定完成后由程序控制温度升降，待每次温度稳定后等待10～15分钟再开始测试。每个数据集的记录期间，应保证被测样品的温度稳定并保持恒定在±0.2℃以内，参考装置测量的辐照度保持恒定在± 1%以内。

　　6.7 电池与组件温度系数(TC)计算

　　电池与组件温度系数按以下方法计算：

　　a) 根据 ISC、VOC和 Pmax 的值作为测量的组件温度的函数，计算每组数据的线性最小二乘拟合。并绘制温度系数数据集图以目视检查数据点。

　　b) ISC、VOC 和 Pmax 的线性最小二乘拟合斜率即分别为组件的短路电流温度系数( α ) 、开路电压温度系数 ( β ) 和最大功率温度系数 ( δ ) 。此外，需要提供所涉及组件的测量不确定度，以计算线性函数的百分比偏差，如 IEC 60904-10 :2020,9.3 中所定义。

　　7 测试报告

　　测试报告应包含以下内容：

　　a) 样品类型、规格型号、数量和编号;

　　a) 测试仪器名称和型号;

　　b) 光伏样品不同温度下 I-V 特性参数，至少包括 Pmax 、Voc 、 Isc;

　　c) 不同温度下光伏样品的 Pmax 、VOC 、 ISC 的箱线图;

　　d) 样品电池及组件温度系数 TC 统计表;

　　e) 其它必要信息。

　　附 录 A

　　(资料性)

　　光伏电池温度系数曲线图模板及温度系数统计表示意图

　　A.1 钙钛矿光伏电池温度系数测量示意图

　　标准测试条件下光电转换效率随温度的变化规律见图 A.1、图 A.2。

　　图 A.1 三维钙钛矿光伏电池温度系数测量示意图。

　　图 A.2 准二维钙钛矿光伏电池温度系数测量示意图。

　　图 A.3 三维钙钛矿多段式温度系数测量示意图。

　　A.2 钙钛矿光伏电池温度系数统计

　　钙钛矿光伏电池在变温时不同温度下的稳态测试数据统计表见表 A.1。

　　表 A.1 钙钛矿光伏电池在变温时不同温度下的稳态测试数据