T/CPIA 0135-2025 钙钛矿晶体硅叠层光伏组件双面电参数测试方法

　　团 体 标 准

　　T/CP IA 0135—2025

　　钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件双面电参数测

　　试方法

　　Test method for bifacial electrical parameters of

　　perovskite/crystalline silicon tandem photovoltaic modules

　　2025 - 08 - 30 发布 2025 - 08 - 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并归口。

　　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、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、无锡市检验检测认证研究院、杭州福斯特应用材料股份有限公司、晶澳(扬州)太阳能科技有限公司、北京理工大学、宁德时代新能源科技股份有限公司、中国科学院化学研究所、中国大唐集团技术经济研究院有限责任公司、阿特斯阳光电力集团股份有限公司、陕西众森电能科技有限公司。

　　本文件主要起草人：徐业、张学玲、夏锐、刘彬、储银枝、朱冰洁、汪浩楠、尹海鹏、朱城、薄祥喜、崔勇、王涛、张树德、邢志阳。

　　钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件双面电参数测试方法

　　1 范围

　　本文件规定了钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件双面电参数相关的测试方法,包括定义和符号、仪器设备要求、样品、试验步骤、试验数据处理和报告等内容。

　　本文件仅适用于钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件。

　　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 6495.7 光伏器件 第7部分：光伏器件测量过程中引起的光谱失配误差的计算

　　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

　　IEC 61215-2:2021 地 面 用 光 伏 组 件 设 计 鉴 定 和 定 型 第 2 部 分 ： 测 试 程 序 [Terrestrial photovoltaic (PV) modules-Design qualification and type approval—Part 2 : Test procedures]

　　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— Part1 :Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics]

　　IEC 60904-1-2:2024 光伏器件 第1-2部分： 双面光伏器件电流-电压特性测量 [Photovoltaic devices—Part 1-2 : Measurement of current-voltage characteristics of bifacial photovoltaic (PV) devices]

　　IEC 60904-2:2023 光伏器件 第2部分： 标准光伏器件的要求 [Photovoltaic devices—Part2 : Requirements for photovoltaic reference devices]

　　IEC 60904-4:2019 光伏器件 第4部分： 标准光伏器件 校准溯源性建立程序 [Photovoltaic devices — Part 4 : Photovoltaic reference devices — Procedures for establishing calibration traceability]

　　IEC 60904-7:2019 光伏器件 第7部分： 光伏器件测量的光谱失配修正计算方法 [Photovoltaic devices—Part7:Computation of the spectral mismatch correction for measurements of photovoltaic devices]

　　IEC 60904-8 :2014 光伏器件 第8部分：光伏器件光谱响应的测量 [Photovoltaic devices—Part 8 : Measurement of spectral responsivity of a photovoltaic (PV) device]

　　IEC 60904-9:2020 光伏器件 第9部分： 太阳模拟器特性分级 [Photovoltaic devices—Part 9 : Classification of solar simulator characteristics]

　　3 术语和定义

　　T/CPIA 0032-2022界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　双面标准测试条件 bifacial standard test condition;BSTC

　　测试条件为大气质量AM 1.5，测试温度为25 ℃, 正面辐照强度为1000 W/m2 ，背面辐照强度为135 W/m2

　　的测试条件。

　　3.2

　　正面光照 illumination on the front side

　　在25 ℃条件下，采用1000 W/m2功率密度的光源对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射。

　　3.3

　　双面光照 illumination on both side

　　在25 ℃条件下，采用1000 W/m2功率密度的光源对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿一侧进行辐射同时叠加采用135 W/m2功率密度的光源对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的晶硅一侧进行辐射。

　　3.4

　　正面功率 power of the front side

　　在正面光照下，使用IEC 60904-1:2020要求的I-V曲线测试装置，测试组件的最大输出功率。

　　3.5

　　双面功率 power of both sides

　　在双面光照下，使用符合IEC 60904-1:2020要求的I-V曲线测试装置，测试组件的最大输出功率。

　　4 预处理仪器设备要求

　　叠层光伏组件的预处理设备应满足IEC 61215-2:2021的4.19(MQT19)条款中稳定性测试的仪器设备要求。

　　5 样品

　　测试样品应符合以下相关要求：

　　a) 双面发电钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件，是由晶体硅底电池为基底制备半透明钙钛矿顶电池经过互联封装获得的光伏组件;

　　b) 组件面积不小于 7200 cm2。

　　6 叠层光伏组件的电流-电压(I-V)特性测量要求

　　6.1 太阳模拟器

　　太阳模拟器设备应符合下列要求：

　　a) 符合 IEC 60904-9:2020 中规定的不低于 AAA 级要求的太阳模拟器，光谱范围应覆盖 300 nm～1200 nm 且有效光照面积大于组件面积;

　　b) 测试 I-V 特性前后应用光谱仪测试光谱以计算光谱失配因子,失配因子计算方法参考GB/T 6495.7的规定。

　　6.2 标准组件

　　标准组件应符合下列要求：

　　a) 标准组件：应符合 IEC 60904-2:2023、IEC 60904-4:2019 对于标准组件的规定，宜选用晶体硅光伏组件(波长响应范围 300 nm～1200 nm)以及配备有滤光功能的晶体硅光伏组件(前板玻璃采用 KG5 滤光玻璃，波长响应范围 300 nm～800 nm)作为标准组件;

　　b) 叠层光伏组件钙钛矿顶电池和底电池分别对应的光谱响应范围不同，因此需要具备两块分别与被测顶底电池光谱响应度相匹配的标准组件。

　　6.3 电流-电压测试设备

　　应符合IEC 60904-1:2020对测量设备的要求，具备符合精度等级的电流、电压表及连接端口的数据采集和处理系统。

　　6.4 测试架

　　包括测试支架或轨道，使试验样品与标准组件在与中心入射光线垂直的相同平面。

　　6.5 温度控制

　　待测组件放置于(25±1) ℃环境下不低于4小时，将待测组件温度控制在(25±1) ℃。

　　6.6 温度监测

　　将叠层光伏组件放置在测试台后，使用红外测温仪放在固定位置监测叠层光伏组件温度，监测点放置在组件有效测试面积内，建议温度传感器安置在组件平均温度有代表性的位置(组件背面中心位置)，持续监测温度1 min，温度变化不能超过±1 %;在后续的测试过程中，都可选择两种方式进行温度监测。

　　6.7 温度监控设备

　　符合IEC TR 63228:2019第10部分的要求。

　　6.8 辐照监控设备

　　符合IEC 60904-1:2020第5条款的要求。

　　6.9 测试环境条件

　　环境相对湿度不高于50%。

　　7 试验原理

　　通过控制光源的辐照通量与正背面光源的开启时间，模拟叠层光伏组件在户外不同光谱以及双面辐射下的电学性能，其控制过程如图1所示，通过IV测试可以获得双面发电钙钛矿晶体硅叠层光伏组件的正面、双面以及不同辐照光谱下的综合电学性能。

　　图 1 测试过程中辐照度变化过程示意图

　　8 试验

　　8.1 仪器校准

　　使用IEC 60904-9:2020中规定的不低于AAA级要求的太阳模拟器，采用同一标准组件正面(1000 W/m2)、背面(135 W/m2 )分别对正、背面光源进行校准。若无标准组件，则可采用根据IEC 60904-8:2014的规定测量组件的光谱响应度及太阳模拟器的光谱分布，按IEC 60904-7:2019的规定校正组件数据。

　　8.2 试验程序

　　试验程序应符合下列条件：

　　a) 选取制备该组件的钙钛矿/晶体硅电池完成一次量子效率测试，确定顶底电池的光谱响应范围，测试方法参照 IEC 60904-8:2014 的规定;

　　b) 基于带有不同光谱响应范围的标准组件分别调节不同波长范围的辐照总量，满足：

　　实验组一调节 E1/E1AM1.5G=1.0，E2/E2AM1.5G=1.0,为标准模拟 AM1.5G 光谱，各波段的能量比符合A 级;

　　实验组二首先调节 E1 各波段光谱满足 E1/E1AM1.5G=1.1，E2 各波段光谱满足 E2/E2AM1.5G=0.9，且E1 与 E2 波段范围内各波段的能量比符合 A 级，进而调整模拟器输出功率，满足 E1+E2 的总功率满足 1000 W/m2;

　　实验组三首先调节 E1 各波段光谱满足 E1/E1AM1.5G=0.9，E2 各波段光谱满足 E2/E2AM1.5G=1.1，且E1 与 E2 波段范围内各波段的能量比符合 A 级，进而调整模拟器输出功率，满足 E1+E2 的总功率满足 1000 W/m2;

　　其中E1 为能量大于 Eg 的光子积分功率密度;E2 为能量低 Eg 的光子积分功率密度;E1AM1.5G 为AM1.5G光谱中能量大于 Eg 的光子积分功率密度;E2AM1.5G 为 AM1.5G 光谱中能量小于 Eg 的光子积分功率密度;Eg ：将钙钛矿的量子效率曲线转换为光子能量(eV)作为横轴后，采用一阶导数法(微分)提取带隙位置。具体计算 EQE 相对于光子能量的导数 d(EQE)/dE，其峰值对应吸收边缘最陡变化处，代表钙钛矿材料的光学带隙 Eg。

　　注：假设钙钛矿的带隙为1.68 eV，E1对应的波长范围为280 nm～738 nm，E2对应的波长范围为738 nm～4000 nm。

　　图 2 不同实验组对应的辐照通量示意图

　　8.3 试验步骤

　　实验流程按下述步骤开展：

　　a) 在 25 ℃下，使用实验组一的光谱在 1000 W/m2 的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射，如图所示 3，测试流程对应图 1 的 t1-t2。得到正面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为 Pmax_F1 、VOC_F1 、 ISC_F1 、Vm_F1 、 Im_F1 、FFF1;

　　b) 在 25 ℃下，采用实验组一的光谱在 1000 W/m2 的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射同时叠加实验组一的光谱在 135 W/m2 的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的晶硅一侧进行辐射,如图 4 所示,测试流程对应图 1 的 t2-t3。得到双面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为 Pmax_B1 、VOC_B1 、 ISC_B1 、Vm_B1 、 Im_B1 、FFB1;

　　c) 在 25 ℃下，使用实验组二的光谱在 1000 W/m2 的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射，如图所示 3，测试流程对应图 1 的 t3-t4。得到正面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为 Pmax_F2 、VOC_F2 、 ISC_F2 、Vm_F2 、 Im_F2 、FFF2;

　　d) 在 25 ℃下，采用实验组二的光谱在 1000 W/m2 的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射同时叠加实验组二的光谱在 135 W/m2 的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的晶硅一侧进行辐射。如图 4 所示，测试流程对应图 1 的 t4-t5。得到双面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为 Pmax_B2 、VOC_B2 、 ISC_B2 、Vm_B2 、 Im_B2 、FFB2;

　　e) 在 25 ℃下，使用实验组三的光谱在 1000 W/m2 的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射，如图 3 所示,测试流程对应图 1 的 t5-t6。得到正面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为 Pmax_F3 、VOC_F3 、 ISC_F3 、Vm_F3 、 Im_F3 、FFF3;

　　f) 在 25 ℃下，采用实验组三的光谱在 1000 W/m2 的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的钙钛矿层一侧进行辐射同时叠加实验组三的光谱在 135 W/m2 的功率密度下对钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件的晶硅一侧进行辐射。如图 4 所示，测试流程对应图 1 的 t6-t7。得到双面最大功率、开路电压、短路电流、额定电压、额定电流、填充因子，分别为 Pmax_B3 、VOC_B3 、 ISC_B3 、Vm_B3 、 Im_B3 、FFB3。

　　注：上述单个测试的测试时常不应小于10 s。

　　图 3 双面叠层光伏组件的正面功率测试示意图

　　图 4 双面叠层光伏组件的双面功率测试示意图

　　9 试验数据处理

　　叠层光伏组件件双面功率增益因子按照公式(1)计算：

　　_ _ _

　　式中：

　　Pmax_B1——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组1光谱下，双面照射的输出功率;

　　Pmax_B2——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组2光谱下，双面照射的输出功率;

　　Pmax_B3——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组3光谱下，双面照射的输出功率;

　　Pmax_F1——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组1光谱下，正面照射的输出功率;

　　Pmax_F2——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组2光谱下，正面照射的输出功率;

　　Pmax_F3——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组3光谱下，正面照射的输出功率。

　　叠层光伏组件件双面功率偏差因子按照公式(2)(3)计算：

　　ΔPmax_Blue

　　式中：

　　Pmax_Blue——叠层光伏组件在短波光子偏高的情况下的功率偏差因子;

　　Pmax_B1——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组1光谱下，双面照射的输出功率;

　　Pmax_B2——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组2光谱下，双面照射的输出功率;

　　Pmax_B3——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组3光谱下，双面照射的输出功率。

　　ΔPmax_Red

　　式中：

　　Pmax_Red——叠层光伏组件在长波光子偏高的情况下的功率偏差因子;

　　Pmax_B1——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组1光谱下，双面照射的输出功率;

　　Pmax_B2——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组2光谱下，双面照射的输出功率;

　　Pmax_B3——双面发电钙钛矿/晶体硅光伏组件在实验组3光谱下，双面照射的输出功率。

　　10 报告

　　试验报告中应包含以下内容：

　　a) 测试仪器设备的名称和型号;

　　b) 样品类型、规格型号、数量和编号;

　　c) 测试条件;

　　d) 测试所用正面和背面辐照度;

　　e) 钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件测试电学性能，如附录 A 表A.1所示;

　　f) 三种光谱类型下的钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件正面测试 I-V 曲线，双面测试 I-V 曲线;

　　g) 其他必要信息。

　　附 录 A (资料性)

　　测试电学性能

　　A.1 组件测试电学性能参数

　　试验报告中的钙钛矿/晶体硅叠层光伏组件测试电学性能记录表，如表A.1所示。

　　表 A.1 测试电学性能记录表