《TCPIA 0009-2019电致发光成像测试晶体硅光伏组件缺陷的方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《TCPIA 0009-2019电致发光成像测试晶体硅光伏组件缺陷的方法（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、ICS 27 160 K83 T CPIA 0009 2019 电致发光成像测试晶体硅光伏组件 缺陷的方法 Test method for cell defects in crystalline silicon photovoltaic modules by electroluminescence EL imaging 2019 1 28 发布2019 3 1 实施 中国光伏行业协会 发 布 团体标准团体标准 T CPIA 0009 2019 I 目录 前言 II 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 样品准备 2 5 测试设备 2 6 环境要求 5 7 仪器校准 5
2、8 测试流程 5 9 报告 6 附录 A 资料性附录 EL 检测设备分类 7 附录 B 资料性附录 EL 检测设备空间分辨率测试方法 8 附录 C 资料性附录 EL 检测设备等级校准样板 9 附录 D 资料性附录 EL 缺陷分类 10 T CPIA 0009 2019 II 前言 本标准根据GB T 1 1 2009 标准化工作导则第1部分 标准的结构和编写 和GB T 1 2 2002 标准化工作导则第2部分 标准中规范性技术要素内容的确定 给出的规则起草 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这些专利的责任 本标准由中国光伏行业协会标准化技术委员会归口 本标准起草单
3、位 天合光能股份有限公司 常熟阿特斯阳光电力有限公司 福建计量研究院 中国计量科学研究院 陕西众森科技有限公司 上海沛煜科技有限公司 尚灿科技有限公司 TUV SUD 常州合创检测技术有限公司 河海大学 常州天合光伏发电系统有限公司 浙江晶科能源有 限公司 英利能源 中国 无锡尚德太阳能电力有限公司 本标准主要起草人 闫萍 林剑春 赵长瑞 张俊超 熊利民 王丹 杨爱军 郭素琴 黄国 华 陈超 王童 武耀忠 李龙云 周学峰 周伟 梅赛国 许涛 黎健生 曾祥超 高传楼 张 臻 黄美娟 李宁 李英叶 周敏 T CPIA 0009 2019 1 电致发光成像测试晶体硅光伏组件缺陷的方法 1范围 本标准
4、规定了晶体硅光伏组件中电池缺陷的检测 包含术语与定义 样品准备 测试设备 安 全准则 环境要求 仪器校准 测试流程 缺陷分类和报告等 本标准适用于室内晶体硅光伏组件中电池缺陷的测试 室外测试可参考使用 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件 仅所注日期的版本适用于 本文件 凡是不注日期的引用文件 其最新版本 包括所有的修改版 适用于本文件 GB T 2297 太阳光伏能源系统术语 GB T 29298 2012 数字 码 照相机通用规范 IEC 61215 1 2016 地面用光伏组件 设计鉴定与定型 第1部分 测试要求 Terrestrial photo
5、voltaic PV modules Design qualification and type approval Part 1 Requirements for testing 3术语和定义 GB T 2297 确立的以及下列术语和定义适用于本文件 3 1 电致发光electroluminescence EL 电致发光 简称EL 是指由于电场作用而产生的发光现象 EL分为两种类型 一种是半导体p n结的注入式电致发光 另一种是本征型电致发光 目前光 伏产业使用较多的是太阳电池正向偏置下少子注入式的电致发光 3 2 缺陷defect 太阳电池组件在电致发光作用下所观察到的影响太阳电池性能的特征
6、 通常有黑心 黑边 亮 斑 裂纹 断栅 暗片等 3 3 曝光时间exposure time 缺陷检测仪成像传感器接收太阳电池组件电致发光信号所用的时间 3 4 成像时间imaging time 将太阳电池组件放置在缺陷检测仪上之后 缺陷检测仪获取并输出一个太阳电池组件的电致发 光图像到显示器所用的时间 T CPIA 0009 2019 2 3 5 像素pixel 图像传感器上能单独感光的物理单元 3 6 杂散光stray light 图像传感器对太阳电池组件进行缺陷检测时接收到的除电致发光之外的影响成像图像的光 3 7 灰度值gray level 指黑白图像中点的颜色深度 范围一般从0 255
7、 白色为255 黑色为0 故黑白图片也称灰度 图像 3 8 灰度峰值peak of grayscale histogram 指黑白图像的灰度直方图中最多像素数的点所对应的灰度值 4样品准备 4 1 测试样品为单片组件 4 2 测试样品组件外观应符合 IEC 61215 1 2016 中第 8 章的规定 4 3 测试样品表面需保持清洁 无明显的裂痕或异物等 5测试设备 5 1 测试设备组成 5 1 1 EL 检测设备 主要有 直流电源 成像系统 暗室 图像处理系统组成 示意图如图 1 所示 设备类型分类 可参见附录 A 1 直流电源 2 测试样品 晶体硅组件 3 成像系统 4 暗室 5 图像处理
8、系统 T CPIA 0009 2019 3 图 1 EL 检测设备示意图 5 1 2 直流电源 也称恒流电源 能为太阳电池组件提供正向直流电流的装置 5 1 3 成像系统 5 1 3 1 成像探测器 应使用 Si Ge InGaAs 等材料制成 需对光伏组件的电致发光波段有响应 5 1 3 2 成像镜头 EL 成像镜头应该允许光伏组件产生的电致发光透过 为了得到高质量的图像 通常可以采用 850nm 作为允许成像波段的下限波 同时利用滤光片或涂层来消除杂散光 5 1 3 3 操作软件 用于控制太阳电池组件检测所需的操作软件 例如可操作并控制直流电源的通电和断开 成像 系统 包含成像镜头 成像探
9、测器 暗室等 的曝光控制 被检测组件的移动 成像系统的移动 5 1 4 暗室 可为太阳电池组件的缺陷检测提供合适的检测环境 同时可抑制杂散光 可以是设备自身的箱 体结构 遮光布帘或者设备外部的暗检测环境 5 1 5 图像处理系统 5 1 5 1 图像处理软件 用于对成像探测器采集到的图像信息进行处理 如可进行图像拼接 图形取向等编辑 以得到 被检测太阳电池组件的图像 通常采用灰度来表示检测图像的明暗 对于成像探测器采集到的具有 较高电致发光信号的图像应使用高亮度 趋向白色 表示 对于成像探测器采集到的具有较低电致 发光信号的图像应使用低亮度 趋向黑色 表示 注 1 图像拼接 太阳电池组件 EL
10、 检测图片可以通过拼接得到 但是不允许有影响缺陷识别的从电池片内部 穿过的拼缝 注 2 图像取向 为了更容易比较 建议 EL 图像的方向与人体观察一致 并且还应指示接线盒的位置 5 1 5 2 图像显示系统 应具有支持图像处理软件进行图像显示 局部放大 裁剪 旋转 调节灰度等功能 并可进行 图像像素 曝光时间等图像信息的查询 注 1 图像信息 为了便于进行 EL 图像比较 图像应提供测试时的正向电流 环境温度 组件序列号以及其 他备注信息 5 2 EL 检测设备性能 5 2 1 光学性能 5 2 1 1 空间分辨率 空间分辨率是指区分细节的能力 缩写为 Rs EL 设备等级判定以空间分辨率 分
11、辨力 作为 基本要求 该指标可直接用于测试仪的级别判定 T CPIA 0009 2019 4 a 对于相同的视野 可识别的最小尺寸对应的是最高的空间分辨率 有许多方法来表征空间 分辨率 为了更容易比较 可以使用具有相同宽度并且黑白相间的线对 lp 条纹图案 b 依据GB T 29298 2012 数字 码 照相机通用规范 空间分辨率可以以每毫米的线对 lp mm 表示 该测试方法的细节在附录B中介绍 c 一般来说 由于成像系统和光学设计的差异 空间分辨率不对应于像素分辨率 最差结果 用于等级判定 为了比较EL图像 EL图像的空间分辨率的等级划分如表1所示 表 1空间分辨率的等级划分单位为lp
12、mm 等级空间分辨率 Rs 对于 2 0 m 1 0 m 视场 A Rs 1 0 A 0 5 Rs 1 0 B 0 25 Rs 0 5 C 0 1 Rs 0 25 d 针对不同的使用场合要求 隐裂检测仪要具备的等级要求如下 对于测试实验室用的隐裂检测仪 空间分辨率应至少为 A 级 光伏组件制造生产线用的隐裂检测仪 空间分辨率应至少为 B 级 用于室外电站检测或组件阵列测试或当进行覆盖面积较大的快速测试时 C 级空间分辨率 也可满足使用要求 注 1 不同缺陷的电致发光特性差异很大 因此缺陷的实际几何形状与 EL 成像的几何形状并不直接对应 注 2 通过在不同的位置应用更多的测试可以减少不确定性
13、确定系统的分辨率 5 2 1 2 失真 表示太阳能模组图像的变形程度 失真不得干扰识别缺陷 5 2 1 3 噪声 表示成像探测器在成像平面中的光学图像响应的变化 噪声不应影响缺陷的正确识别 5 2 1 4 杂散光 表示干扰成像的光 EL 检测设备必须具有抑制杂散光的能力 5 2 1 5 缺陷识别 表示对太阳电池组件电致发光图像中的缺陷特征进行区分和标记 为了提高检测效率 EL 检 测设备可以采用图像处理软件对缺陷特征进行标记 但是这些标记不应该影响检测人员对图像的辨 识以及原始图像的保存 5 2 2 电学性能 正向电流 也称为偏置电流 通常为恒流运行模式 根据被测组件的参数 电源必须能够设置短
14、 路电流 Isc 的 0 1 倍 1 0 倍 5 2 3 检测效率 T CPIA 0009 2019 5 5 2 3 1 概述 太阳电池组件单次检测时间的长短 主要由曝光时间和成像时间来控制 5 2 3 2 曝光时间 以满足检测成像质量和检测效率的要求 可调节 5 2 3 3 成像时间 满足太阳电池组件检测效率的要求的时间 对于量产的 EL 检测设备 通常应小于 30s 5 2 4 图像显示 5 2 4 1 概述 太阳电池组件检测图像的成像质量和图像像素分辨率 应根据成像镜头的光学参数 成像探测 器的像素排布以及检测设备的工作模式来合理设计检测设备的结构 5 2 4 2 像素分辨率 也称为像素
15、值 表示像素的数量 对于图像传感器 其像素值表示其包含的像素总数量 对于 最终输出的图像 像素值表示该图像中的像素总数量 产品输出的图像应可查看像素值信息 图像 像素分辨率可用 M N 表示 M 是指图像的高度 列数 N 是指图像的宽度对于同一个太阳电池组件 的 EL 检测图像比较 应当采用具有相当像素分辨率的图像进行 5 2 4 3 灰度峰值 应适当的调整 EL 检测设备的参数 如正向电流 曝光时间 照相机孔径 以获得具有合理 亮度的光伏组件 EL 图像 通常 EL 图像的灰度峰值应在成像探测器饱和度的 30 70 之间 6环境要求 由于 EL 检测设备的灵敏度高 实验室测试环境应满足以下以
16、列项形式要求 a 环境温度 5 45 b 环境相对湿度 75 RH 满足设备的使用要求 c 测试环境应保持清洁 无振动 样品和相机镜头不要有灰尘 测试平台干净 整洁 光滑 无划痕 7仪器校准 7 1 EL 检测设备中所有需要校准的仪器必须在首次安装时进行校准 在使用过程中应根据使用频 次 使用情况及仪器供应商的建议定期进行校准并给出校准等级 7 2 日常点检 找到具有相对一致的发光亮度区域的模组角和中间电池片作为基准 7 3 使用比对样板的 对应于刻度的四个角和中间的试样应贴附在表面上 校准样板参见附录 C 将测试板贴在组件玻璃面对应的电池上测试 相同参数下的 EL 整体图 选最差的与校准样板比对 后对应刻度的值 作为测量系统的分辨能力等级 8测试流程 8 1 测试准备及测试前确认 T CPIA 0009 2019 6 8 1 1 确认 EL 检测设备 运行正常的检查及测试参数设置 8 1 2 暗室 在室内可保证测试环境黑暗 而且暗室的门或者窗户可正常开关 8 1 3 电源 可提供 0 1 倍以上的 STC 下的短路电流 以下简写为 Isc 8 1 4 测试参数设置 根据样品信息设置电
