T/CPIA 0146-2025 晶体硅光伏电池电容测试方法

　　团 体 标 准

　　T/CP IA 0146—2025

　　晶体硅光伏电池电容测试方法

　　Testing method for capacitance of crystalline silicon photovoltaic cells

　　2025 - 11 - 15 发布 2025 - 11 - 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。

　　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：隆基绿能科技股份有限公司、中国电子技术标准化研究院、英利能源发展有限公司、晶澳(扬州)太阳能科技有限公司、珠海富山爱旭太阳能科技有限公司、安徽华晟新能源科技股份有限公司、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、中国大唐集团技术经济研究院有限责任公司、大唐哈密新能源有限公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司、苏州UL美华认证有限公司、天合光能股份有限公司、无锡市检验检测认证研究院、陕西众森电能科技有限公司、德雷射科(廊坊)科技有限公司、南京力禧特光电科技有限公司、嘉兴阿特斯技术研究院有限公司、一道新能源科技股份有限公司、广州市儒兴科技股份有限公司、杭州福斯特应用材料股份有限公司、理想晶延半导体设备(上海)股份有限公司。

　　本文件主要起草人：李振国、孙飞龙、陈晓达、蒋仙、童洪波、郭汉松、王子谦、张俊兵、陈军、魏文文、储银枝、王涛、张文文、黄剑羿、朱华、马竞涛、王力强、吕首首、张鹤仙、张晓薇、林慧君、刘垚、陈磊、胥星星、丁冰冰、曹明杰、魏青竹。

　　引 言

　　本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及晶体硅光伏电池电容测试方法等与《一种太阳能电池的电容测试方法》相关专利的使用。

　　本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。

　　该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，免费许可任何组织或者个人在实施本文件时实施专利。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过以下联系方式获得：

　　专利持有人姓名：泰州隆基乐叶光伏科技有限公司

　　地址：陕西省西安市长安区枣新路西安隆基乐叶光伏科技有限公司南区

　　请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　晶体硅光伏电池电容测试方法

　　1 范围

　　本文件规定了基于晶体硅光伏电池电流-电压( I-V)曲线方法的电池电容测试的仪器设备、测试步骤、数据处理和测试报告。

　　本文件适用于基于晶体硅光伏电池电流-电压(I-V)曲线方法的电池电容的测试。

　　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 27025 检测和校准实验室能力的通用要求

　　IEC 60904-1 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 60904-2 光伏器件 第2部分： 标准光伏器件的要求(Photovoltaic devices—Part 2 : Requirements for photovoltaic reference devices)

　　IEC 60904-9 光伏器件 第9部分：太阳模拟器特性分级(Photovoltaic devices—Part 9:Solar simulator performance requirements)

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

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义。

　　4 仪器设备

　　4.1 预处理设备

　　预处理设备应符合IEC 61215-2中4.19(MQT19)的规定。

　　4.2 测量系统

　　晶体硅光伏电池电流-电压( I-V)特性测量系统应包括：

　　a) 太阳模拟器：应符合 IEC 60904-9 中规定的 AAA 级要求;

　　b) 标准光伏电池：应符合 IEC 60904-2 的要求;

　　c) 光伏电池功率测量设备以及温度、辐照度监测器应符合 IEC 60904-1 的要求。

　　5 测试步骤

　　5.1 预处理(可选)

　　如需进行预处理，应按照IEC 61215-2的规定进行。

　　5.2 长短扫法

　　长短扫测试过程按以下步骤进行：

　　a) 按 IEC 60904-1 的规定测试 I-V 曲线，记录开路电压VOC、短路电流ISC、最大功率点处电流Impp1、最大功率点处扫描间隔电压dV1、最大功率点处的扫描间隔时间dt1 数据和完整的电流-电压( I-V)特性曲线;

　　b) 按 IEC 60904-1 的规定，设置与第一次不同的扫描时间(扫描时间相差应大于 6 倍) ，再执行步骤 a)中的电流-电压( I-V)特性曲线测试，测得第二条不同的电流-电压( I-V)特性曲线，记录最大功率点处电流Impp2 、最大功率点处扫描间隔电压dV2 、最大功率点处的扫描间隔时间dt2 数据和完整的电流-电压( I-V)特性曲线，所有电流电压参数的有效位数均应保留 4位有效数字。最大功率点 I-V示意图参见附录 A。

　　5.3 正反扫法

　　正反扫测试过程按以下步骤进行：

　　a) 按 IEC 60904-1 的规定测试 I-V 曲线，记录开路电压VOC、短路电流ISC、最大功率点处电流Impp1、最大功率点处扫描间隔电压dV1、最大功率点处的扫描间隔时间dt1 数据和完整的电流-电压( I-V)特性曲线;

　　b) 按 IEC 60904-1 的规定，设置与第一次不同的扫描方向，再执行步骤 a)中的电流-电压( I-V)特性曲线测试，测得第二条不同的电流-电压( I-V)特性曲线，记录最大功率点处电流Impp2、最大功率点处扫描间隔电压dV2、最大功率点处的扫描间隔时间dt2 数据和完整的电流-电压( I-V)特性曲线，所有电流电压参数的有效位数均应保留 4 位有效数字。最大功率点 I-V示意图参见附录 A。

　　6 数据处理

　　电池电容按照公式(1)进行计算。

　　式中：

　　c ——电池电容(最大功率点处扩散电容和势垒电容之和)，单位为微法每平方厘米( μF/cm2);

　　Impp2 ——第二条扫描I-V曲线上最大功率点的电流值，单位为安培(A);

　　Impp1 ——第一条扫描I-V曲线上最大功率点的电流值，单位为安培(A);

　　dV1 ——第一条扫描I-V曲线上最大功率点处的扫描间隔电压，单位为伏特(V);

　　dt1 ——第一条扫描I-V曲线上的点与点之间扫描间隔时间，单位为秒(s);

　　dV2 ——第二条扫描I-V曲线上最大功率点处的扫描间隔电压，单位为伏特(V);

　　dt2 ——第二条扫描I-V曲线上的点与点之间扫描间隔时间，单位为秒(s)。

　　注1：电容计算公式推导过程参见附录B。

　　注2：电容测试应用示例参见附录C。

　　7 测试报告

　　测试机构应给出符合GB/T 27025要求的测试报告，报告包括但不限于下列信息，测试报告格式可参照附录D。

　　a) 报告的每一页均有唯一性标识;

　　b) 标题;

　　c) 测试机构的名称、地址和完成测试的地点;

　　d) 委托检测的客户名称和地址;

　　e) 相关的取样方式;

　　f) 采用的测量标准和测量方法;

　　g) 测试样品的信息描述，必要时附加样品照片;

　　h) 测试样品的特点和条件;

　　i) 收到测试样品的日期和测试日期;

　　j) 测量结果应包括特定测试条件、光伏电池的最大功率点电流电压、扫描电压、脉冲时间等影响测试结果的参数;

　　k) 测试结果不确定度的申明(必要时);

　　l) 测试人员和报告批准人员的签名和标识，其对报告的内容及签发日期负责;

　　m) 测试机构出具的报告应完整，测试报告未经实验室许可不可复制;

　　n) 测试报告的备份按相应目的由撰写人留存， 以供参考。

　　附 录 A

　　(资料性)

　　最大功率点 I-V 图

　　正反扫最大功率点I-V示意图见图A.1，长短扫最大功率点I-V示意图见图A.2。

　　图 A.1 正反扫描法最大功率点 I-V 示意图

　　图 A.2 长短脉冲法最大功率点 I-V 示意图注：上述案例dV为两个时间间隔的值。

　　附 录 B

　　(资料性)

　　电容计算方法推导过程

　　根据IEC 60904-1中公式(B.1)的规定，晶体硅光伏电池电流-电压( I-V)测试最大功率点电流可按公式(B.1)和公式(B.2)分别进行计算，通过公式(B.2)与公式(B.1)之差得出晶体硅光伏电池电容的计算方法公式(1)，晶体硅光伏电池的二极管模型如图B.1所示。

　　图 B.1 晶体硅光伏电池的二极管模型

　　I = I 1 + c.dV1 ············································ (B.1)

　　式中：

　　Impp ——真实I-V曲线上最大功率点的电流值，单位为安培(A);

　　Impp1 ——第一条I-V曲线上最大功率点的电流值，单位为安培(A);

　　c ——电池的电容(扩散电容和势垒电容之和)，单位为微法每平方厘米( μF/cm2 ); dV1 ——第一条I-V曲线上最大功率点处的扫描间隔电压，单位为伏特(V);

　　dt1 ——第一条I-V曲线上的点与点之间扫描间隔时间，单位为秒(s)。

　　Impp = Impp 式中：

　　Impp ——真实I-V曲线上最大功率点的电流值，单位为安培(A);

　　Impp2 ——第二条I-V曲线上最大功率点的电流值，单位为安培(A);

　　c ——电池的电容(扩散电容和势垒电容之和)，单位为微法每平方厘米( μF/cm2); dV2 ——第二条I-V曲线上最大功率点处的扫描间隔电压，单位为伏特(V);

　　dt2 ——第二条I-V曲线上的点与点之间扫描间隔时间，单位为秒(s)。

　　附 录 C

　　(资料性)

　　电容测试应用示例

　　C.1 电容测试应用示例

　　光伏电池电容特征值的确定可以有效服务于光伏电池电流-电压(I-V)测试，进行测试的参数设置。电容测试方法应用数据示例见表C.1和表C.2。由表C.1可见在脉冲时间比350/55至1000/55区间内，电容测试结果趋于稳定。因此，在此测试条件下，可计算出推荐扫描时间差值倍数。

　　表 C.1 Topcon 电池和 HJT 电池电容测试方法应用示例

　　表 C.2 BC 电池电容测试方法应用示例

　　C.2 电容测试方法误差分析示例

　　电容测试方法误差分析示例见表C.3和表C.4。当电流测试精度为0.002 A，△Impp 会有n ×0.002 A的

　　误差，电压测试精度为0.00 001 V，时间误差为0(以50 ms、500测试点为例)， Δdv会有n ×0.1的误差， dt

　　按此条件进行误差分析，从表C.3可见因电流电压测试精度带来的电容密度值相对误差约在±5 %以内。

　　表 C.3 电容测试方法误差分析案例(以一片 Topcon 电池长短扫为例)

　　表C.3 电容测试方法误差分析案例(以一片Topcon电池长短扫为例)(续)

　　表 C.4 电容测试方法误差分析案例(以一片 BC 电池正反扫为例)

　　表C.4 电容测试方法误差分析案例(以一片BC电池正反扫为例)(续)

　　附 录 D (资料性)测试报告

　　测试报告格式见表D.1。

　　表 D.1 测试报告格式