ICS 17.020 CCS A 50 35 福建省地方标准 DB35/T 2143 2023 钙钛矿太 阳电池转 换效率测 评规程 Code of practice for conversion efficiency evaluation of perovskite solar cells 2023-10-25 发布 2024-01-25 实施 福建省市 场监督 管 理局 发 布 DB35/T 2143 2023 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规 范性 引用 文件.1 3 术 语和 定义.1 4 环 境条 件与 测量 设备.2 5 测 评程 序.2 6 测 评要 求.3 7 追 溯方 法.6 参考文 献.7 DB35/T 21432023 II 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 由福 建省 计量 科学 研究院 提出。本文件 由福 建省 太阳 能光 伏产业 测试 标准 化技 术委 员会（SAFJ/TC 25）归口。本 文 件 起 草 单 位：福 建 省 计 量 科 学 研 究 院、福 建 江 夏 学 院、宁 德 时 代 新 能 源 科 技 股 份 有 限 公 司、福 州 大 学、福 建 永 福 电 力 设 计 股 份 有 限 公 司。本 文 件 主 要 起 草 人：杨 爱 军、黎 健 生、魏 群、郭 永 胜、邱 羽、吴 波、彭 花 娜、萨 百 晟、魏 明 灯、熊 浩、郭 文 明、江 琳 沁、李 平、陈 彩 云、何 翔、罗 海 燕、黄 雅 松。DB35/T 2143 2023 1 钙 钛矿太 阳电池转 换效率 测评规程 1 范围 本文件 确立 了钙 钛矿 太阳 电池在 标准 测试 条件 下转 换效率 的测 评 程 序，规定 了 环境条 件与 测试 设 备、测评程 序、测评 要求 和追 溯方法 等方 面的 要求。本文件 适用 于钙 钛矿 太阳 电池在 稳态 太阳 模拟 器光 源照射 下转 换效 率的 测量 和评估，其 他类 型 太 阳电池的 测量 和评 估参 照执 行。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。ISO/IEC 17025 检 测及 校 准实验 室能 力通 用要 求（General requirements for the competence of testing and calibration laboratories）IEC 60891 光伏器件 测定I-V 特 性 的 温 度 和 辐 照 度 校 正 方 法 用 程 序（Photovoltaic devices-Procedures for temperature and irradiance corrections to measured I-V characteristics）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：参 考 太 阳 能 器 件 的 要 求（Photovoltaic devices-Part 2:Requirements for photovoltaic reference devices）IEC 60904-4 光 伏 器 件 第4 部 分：参 考 太 阳 能 装 置-建 立 校 准 溯 源 性 的 程 序（Photovoltaic devices-Part 4:Photovoltaic reference devices-Procedures for establishing calibration traceability）IEC 60904-7 光伏器件 第7 部 分：光 伏 器 件 测 量 的 光 谱 失 配 修 正 计 算（Photovoltaic devices-Part 7:Computation of the spectral mismatch correction for measurements of photovoltaic devices）IEC 60904-9 光伏器件 第9 部 分：太 阳 模 拟 器 特 性 的 分 类（Photovoltaic devices-Part 9:Classification of solar simulator characteristics）IEC 61215-2 地面 光伏 组 件设计 鉴定 和定 型 第2 部 分：测 试序 列（Terrestrial photovoltaic(PV)modules-Design qualification and type approval-Part 2:Test procedures）3 术语和 定义 下列 术 语和 定义 适用 于本 文件。DB35/T 2143 2023 2 3.1 标准测 试条 件 standard test conditions；STC 光源总 辐照 度为1 000 W/m2，具有AM 1.5G 太 阳光 谱辐 照分布，测 试温 度为（25.0 2.0），且 用于标准 太阳 电池 测量 的测 试条件。注1：AM1.5G 太阳光谱数据引自IEC 60904-3。注2：标准测试条件的引自IEC 60904-1。3.2 标定值 calibrated value 标准太 阳电 池在 标准 测试 条件（STC）下 产生 的短 路 电流值。3.3 转换效 率 conversion efficiency 受光照 太阳 电池 的最 大功 率与入 射到 该太 阳电 池上 的全部 辐射 功率 的百 分比。4 环境条 件与 测量 设备 环境条 件 4.1 4.1.1 温度：（23.05.0）。4.1.2 湿度：80 RH。4.1.3 供电电 源：电压（220 22）V，频率（50 1）Hz。测量设 备 4.2 4.2.1 预处理 设备 预处理 设备 应满 足IEC 61215-2中 稳定 性试 验的 设备 的规定。4.2.2 电性能 参数 测量 设备 钙钛矿 太阳 电池 转换 效率 测量设 备包 括：a)稳态太 阳模 拟器：应 符 合IEC 60904-9 中 规定 的AAA 级要 求；b)标准太 阳电 池：应符 合 IEC 60904-2 和IEC 60904-4 的规 定；c)太阳电 池 功 率测 试设 备：应符 合 IEC 60904-1 的规 定；d)温度监 控设 备：应符 合 IEC 60904-1 的规 定。4.2.3 太阳电 池面 积测 试设 备 针对面 积大 于800 cm2的 太 阳电池，宜 采用 量具 进行 测量，准确 度应 小于0.2。对于 面积 小于 等于800 cm2太 阳电 池或 掩模 板 的测量，宜 采用 影像 测量 仪进行 测量，准 确度 应小 于0.1。5 测评程 序 钙钛矿 太阳 电池 转换 效率 测评程 序包 括7 个部 分，见 图1。DB35/T 2143 2023 3 样品预处理准备工作稳定性评估终止测评最大发电功率变化指数F 5%最大发电功率变化指数F 关键电性能参数测量指定面积测量转换效率计算测试报告 完成测评 图1 钙钛矿 太阳 电池 转换 效率 测评程 序 6 测评要 求 样品预 处理 6.1 此项目 为非 必要 步骤，如 果选择，应 依据IEC 61215-2中的 稳定 性试 验进 行，并 在测量 报告 中 明 确。稳定性 评估 和关 键电 性能 参数测 量 6.2 6.2.1 准备工 作 对样品 进行 测量 前应 进行 如下准 备工 作。a)对被测 样品 进行 外观 检查，排除 其他 影响 测试 结果 的因素。b)进行缺 陷检 测，并做 样品 缺陷情 况记 录：1)大尺寸（面 积800 cm2）样品采 用电 致发 光或 光致 发光缺 陷检 测仪；2)小尺寸（面 积800 cm2）样品采 用影 像测 量仪 或显 微镜。c)将被测 样品 的温 度稳 定在（25.0 2.0）。d)检查最 大功 率测 试设 备的 工作状 态及 设备 与被 测样 品的连 接性 能。e)将太阳 模拟 器调 整至 稳定 的工作 状态，辐 照度 水平 达到 STC 要 求。6.2.2 稳定性 评估 钙钛矿 太阳电 池的 稳定性 评估是 衡量其 转换 效率的 前提。通过持 续测 量被测 样品在 不小于5 min 的最大发 电功 率输 出情 况来 评估其 稳定 性。稳定 性评 估操作 步骤 如下。a)将被测 样品 放置 于STC 条 件的稳 态光 源下，并 对被 测样品 的温 度进 行监 测与 控制。DB35/T 2143 2023 4 b)对被测样品采用最大 功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking；MPPT）方法恒定加载其最大功 率点 电压 值，连 续 采集电 流信 号，每 个点 之 间的采 集间 隔不 宜大 于1 s，连 续采 样至 少5 min，记 录此 时间 段内 的 电流、电压 和最 大发 电功 率数据。c)按公式（1）计 算测 量时 间 内样品 最大 发电 功率 变化 指数 F。(1)式中：F 最大 发电 功率 变 化指数；Pmax,max 为测 量时 间内 测得的 最大 发电 功率 最大 值，单 位为 瓦特（W）；Pmax,min 为测 量时 间内 测得的 最大 发电 功率 最小 值，单 位为 瓦特（W）。d)如果 F 5，则认 为样 品 是稳定 的，并以 测量 时间 内的最 大发 电功 率的 算术 平均值 作为 样 品最大发 电功 率的 测量 结果；如 果 F5，则 认为 样 品是不 稳定 的，停 止对 其 转换效 率的 测 评。6.2.3 关键电 性能 参数 测量 钙钛矿 太阳 电池 关键 电性 能参数 测量 步骤 如下。a)将 标 准太 阳 电池 置 于样 品架 上，使 其 位于 测 试平 面内，并保 证 标准 太 阳电 池位 于 太阳 模 拟器出 射 光斑 的 中心 位 置；使用 测 温装 置 测量 标 准太 阳电 池 的温 度，并 通 过控 温装 置 控温，使得在测试 过程 中，标 准太 阳 电池维 持在（25.0 2.0）；根据 标准 太阳 电池 的 标定值（考虑 光谱失配 修正 因子），调整 太 阳模拟 器在 样品 面上 辐照 度使得 样品 所接 受辐 照度 为（1 000 20）W/m2；测 试应 使用 能被 精确 测量面 积的 带有 规则 开孔 的掩膜 板，且掩 膜板 的材 质应采 用反 光 较弱的材 料。b)维 持 太 阳 模 拟 器 的 设 置 不 变，将 标 准 太 阳 电 池 替 换 成 被 测 样 品，保 证 两 者 受 光 面 几 何 中 心 位 置一 致，样 品 的 受 光 面 与 标 准 太 阳 电 池 的 受 光 面 高 度 一 致；用 控 温 装 置 对 太 阳 电 池 的 温 度 进 行 控制，使 得 在 测 量 过 程 中，被 测 样 品 的 温 度 维 持 在（25.0 2.0），如 果 控 温 系 统 无 法 达 到 上 述控温效果，则 应 对 其 结 温 进 行 准 确 测 量，然 后 根 据IEC 60891 指 定 的 方 法 进 行 温 度 修 正。c)设 置 扫描 方向、电压 范 围、扫 描间 隔、采 样点 延时等 参 数，分别 用 正向 扫描由 短 路电 流 Isc扫描至 开路 电压（Voc）和 反向扫 描 开路 电压Voc 扫 描至短 路电 流（Isc）的 方 式测量 被测 太阳电池的正反扫电流-电压特 性，记录开路电压（Voc），短路电流（Isc），最大 输出功率（Pmax）等参数。若 正反 扫测 得的 Pmax 偏差 D 超过 2，则认 为被测 样 品 有 迟 滞 效 应，应 重 新 设 置 测 量参数，以保 证消 除样 品的 迟滞效 应。若未 能消 除迟 滞效应，则 应在 报告 上记 录偏 差 D，然 后进行后续 测量。偏 差D 的计 算如公 式（2）所示。(2)式中：D 偏差；Pmax,max 三 组正 反扫 测得 的最大 发电 功率 最大 值，单位为 瓦特（W）；Pmax,min 三 组正 反扫 测得 的最大 发电 功率 最小 值，单位为 瓦特（W）；三组 正反 扫测 得的 最 大发电 功率 平均 值，单位 为瓦特（W）。d)重 复 上述 测量 步骤，计 算开 路 电压（Voc）、短路 电流（Isc）等其 他关 键电 性能 参 数的 算术平均值作 为其 测量 结果。e)按照IEC 60904-7 规 定的 步骤对 各关 键电 性能 参数 的测量 结果 进行 光谱 失配 修正。DB35/T 2143 2023 5 指定面 积测 量 6.3 使用4.2.3 规 定的 测量设 备 对被测 电池指 定面 积进行 测量，并在报 告上 对面积 类型进 行说明。面 积类型包 括。a)全面积：电 池的 全部 投影 面积，见 图 2。图2 全面积 定义 b)孔 径 面积：电池 面积 的 一部 分，面 积 由掩 模板 限 定，面 积包 括 所有 电池 部 件：有 源层、主栅线和细 栅线，见 图3。图3 孔径面 积定 义 c)限定辐 照面 积，电池 面积 的一部 分，面积 由掩 模板 限定，面积 不包 括主 接触 电极，见 图 4。图4 限定辐 照面 积定 义 转换效 率计 算 6.4 6.4.1 采用MPPT 测量 法的 转换 效 率计算 在稳态 太阳 模器 光源 照射 下，采 用MPPT 测 量法 的转 换效率 按照 公式（3）计 算。(3)式中：采用MPPT 测 量法 的转 换效率；DB35/T 2143 2023 6 特定测量时 间内测得 的最大发电功 率平均值（经辐照度、温 度和光谱失 配修正），单 位为瓦特（W）；E 为被 测样 品上 表面 入射光 的辐 照度，单 位为 瓦特每 平方 米（W/m2）；Ssp 为被 测样 品的 面积，单位 为平 方米（m2）。6.4.2 采用正 反 扫IV 曲线 测量 法 的转换 效率 计算 在稳态 太阳 模器 光源 照射 下，采 用IV 曲线 扫描 测量 法的转 换效 率按 照公 式（4）计算。扫描(4)式中：扫描采 用正 反扫IV曲 线测 量法的 转换 效率；三 次分 别正 扫IV 和反 扫IV测 得的 最大 发电 功率 的算术 平均 值（经 辐照 度、温 度和 光谱 失配修正），单位 为瓦 特（W）；E 为 被测 样品 上表 面入射 光的 辐照 度，单位 为瓦特 每平 方米（W/m2）；Ssp 为 被测 样品 的面 积，单 位为 平方 米（m2）。7 追溯方 法 实验机 构应根 据钙 钛矿太 阳电池 转换效 率测 评结果 给出符 合ISO/IEC 17025 规 定的测 试报告 并保 存原始记 录，以便 追溯。测 试报告 和原 始记 录应 包括 但不限 于下 列信 息：a)标题；b)实验室 的名 称、地址 和完 成测试 的地 点；c)测量环 境条 件；d)报告每 一页 的唯 一性 标识；e)委托方 名称 和地 址；f)取样方 式；g)测试标 准；h)被测样 品描 述，必要 时附 加被测 样品 照片 信息；i)被测样 品的 特点 和条 件；j)收到被 测样 品的 日期 和测 试日期；k)测试方 法；l)测 试 结果，包括 但不 限 于钙 钛 矿太 阳 电池 的面 积、特 定 测试 条 件、钙钛 矿 太阳 电 池的 最大发电功率、正 反扫 条件 下的 钙钛矿 太阳 电池 的转 换效 率等参 数；m)签名和 标识，或 等效 识别 测试人 员，其对 报 告 的内 容及颁 发日 期负 责。DB35/T 2143 2023 7 参考文 献 1 GB/T 2297 1989 太 阳 光伏能 源系 统术 语 2 IEC 60904-3 Photovoltaic devices-Part 3:Measurement principles for terrestrial photovoltaic(PV)solar devices with reference spectral irradiance data 3 Green MA,Dunlop ED,Siefer G,Yoshita M,Kopidakis N,Bothe K,Hao XJ.Solar cell efficiency tables(Version 61).Prog Photovolt:ResAppl.2023;31:3-16