中華人民共和國國家計量技術規范JJF20632023光伏電池組件電致發光缺陷檢測儀校準規范CalCalbratonSpec

catonforEli i ii

i ei t ll eDetectonInsrumentsofPhotovolaicCi t ll e-

- -

-2023-

- -

-國

家

市

場

監

督

管

理

總

局 發

布JJF2063—2023光伏電池組件電致發光缺陷檢測儀校準規范i i ii

ii i ii

i

JJF20632023e iElctroluminescenceDefectDee it ll eInsrumentsofPhotovolaicCesat ll e口

單口

單

位:全國光伏專用計量器具計量技術委員會主要起草單位:福建省計量科學研究院天合光能股份有限公司參加起草單位:海寧正泰新能源科技有限公司廈門理工學院臺州市計量技術研究院本規范委托全國光伏專用計量器具計量技術委員會負責解釋JJF2063—2023本規范主要起草人:楊愛軍

(福建省計量科學研究院)閆 萍

(天合光能股份有限公司)羅海燕

(福建省計量科學研究院)參加起草人:佟云飛

(海寧正泰新能源科技有限公司)林劍春

(廈門理工學院)徐 欣

(臺州市計量技術研究院)何 翔

(福建省計量科學研究院)JJF2063—2023目 錄1112引言

………………………

(Ⅱ)11121

范圍……………………

(1)2

引用文件………………

(1)3

術語和定義……………

(1)4

概述……………………

(2)5

計量特性………………

(2)6

校準條件………………

(2)7

校準項目和校準方法…………………

(3)8

校準結果表達…………

(6)9

復校時間間隔…………

(7)附錄

A

EL空間分辨率校準結果不確定度評定示例 ………………

(8)附錄B

正向電流校準結果的不確定度評定示例

……

(1)附錄C

EL空間分辨率測試板參考標準樣式…………

(5)附錄D 校準原始記錄推薦格式

………

(6)附錄E 校準證書內頁推薦格式

………

(0)ⅠJJF2063—2023引 言JJF1071

《國家計量校準規范編寫規則

》、JJF1001

《通用計量術語及定義》和JJF1059.1

《測量不確

定度評定與表示》共同構成支撐本規范制定工作的基礎性系列規范。本規范為首次發布。ⅡJJF2063—2023光伏電池組件電致發光缺陷檢測儀校準規范1

范圍本規范適用于光伏電池及光伏組件用電致發光缺陷檢測儀的校準。2

引用文件本規范引用了下列文件:GB/T19953—2005

數碼照相機 分辨率的測量GB/T20733

數碼照相機 術語凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本

(包括所有的修改單)

適用于本規范。3

術語和定義GB/T20733界定的及下列術語和定義適用于本規范。l3.1

電致發光

eectroluminescence;ELl由于電場作用而產生的發光現象。注:EL分為兩種類型,一種是半導體p-n結的注入式電致發光;另一種是本征型電致發光。目前光伏產業使用較多的是光伏電池、組件正向偏置下少子注入式的電致發光。3.2

EL缺陷 ELdefect通過電致發光作用,在光伏電池、組件中觀察到的對電池組件性能造成不良影響的特征,通常有黑心、黑邊、亮斑、裂紋、斷柵和暗片等。i i3.3

線對

li ii ii i li3.4

線對每毫米

lneparspermilmeter按有關標準規定,采用能分辨的每毫米等間隔黑白線對數來表示分辨能力

(如視覺分辨率和極限分辨率)

的度量單位。[來源:GB/T20733—2022,3.4.8]il i3.5

EL空間分辨率 ELspatail i表征電致發光缺陷檢測儀對EL圖像的細節分辨能力。注:根據光學成像系統常見的成像質量測試方法,通常采用等寬度的黑白條紋作為成像目標對l成像系統的空間分辨率做測試,以Rs

表示,其單位為線對每毫米

(p/mm)。lil i3.6

EL空間分辨率測試板 ELspatail i為測試EL成像系統的特性而規定的測試圖配置。3.7

正向電流

forwardcurrent流入光伏電池或組件正極的直流電流。1JJF2063—20234

概述光伏電池組件電致發光缺陷檢測儀

(以下簡稱缺陷檢測儀)

常用于光伏組件、太陽電池片生產企業和光伏系統檢測機構,利用電致發光原理,通過向光伏電池、組件提供正向電流,使光伏電池、組件產生電致發光現象,并使用紅外相機對光伏電池、組件的缺陷進行檢測。缺陷檢測儀主要由直流電源、成像系統、暗室、圖像處理系統組成,如圖1所示。圖1

缺陷檢測儀結構示意圖1—直流電源;2—測試樣品

(光伏組件);3—成像系統;4—暗室;5—圖像處理系統5

計量特性5.1

EL空間分辨率0EL空間分辨率測量值的范圍為

(.25~2.00)lp/mm。05.2

正向電流示值誤差0正向電流測量范圍一般為

(.1~20)A,示值誤差不超過±3%。05.3

正向電流穩定性正向電流穩定性優于1%。注:以上指標不適用于合格性判別,僅供參考。6

校準條件6.1

環境條件2環境溫度:(3±5)℃;2相對濕度:不大于75%;測試現場周圍無強磁場、電場干擾,無強氣流及腐蝕性氣體。6.2

測量標準及其他設備6.2.1

EL空間分辨率測試板10EL空間

分辨率測試板為薄片,厚度約0.1mm,面積在

(56mm×156mm~10210

mm×210

mm),具有鏤空結構,

在

EL拍攝下可形成不同粗細具有相同方向及寬度的黑白相間條紋

(遮光條紋和透光條紋

)檢測圖案,每一種線對方向應至少包含19組線對,線對中單個條紋寬度范圍至少為

(.25~2.00)mm,與標稱

值

的

示

值

誤

差均不超過±0.02

mm,EL空間分辨率測試板參考標準樣式見附錄C。2序號校準項目計量特性條款號校準方法條款號1EL空間分辨率5.17.2.22正向電流示值誤差5.27.2.33正向電流穩定性5.37.2.4JJF2063—20236.2.2

數字萬用表0電流測量范圍:(.1~20)A,最大允許誤差優于±0.1%。07

校準項目和校準方法7.1

校準項目缺陷檢測儀的校準項目如表1所示。表1

校準項目7.2表1

校準項目7.2

校準方法校準環境參考用戶默認環境,包括環境光源、顯示器設置、目視距離等采用目測法檢查下述內容。缺陷檢測儀的標識應齊全、準確、完整、清晰。缺陷檢測儀成像鏡頭零部件應清潔,無裂痕、

發

暗、

霉

斑、

脫

膠、

開

膠、

脫

膜

等

瑕

疵,

也

不可有氣泡、

條紋、沙眼、斑點、污跡、塵埃、灰霧狀及其他明顯瑕疵,鏡頭表面的鍍膜無明顯的擦傷現象。7.2.2

EL空間分辨率對于光伏電池用缺陷檢測儀,采用單個太陽電池封

裝

的

小

型

組

件,

將EL空

間

分

辨率測試板平整地粘貼在單電池組件前表面,如圖2所示。單電池組件電致發光區域覆蓋分辨率測試板的線對測試區域,線對區域避開影響判斷結果的柵線。單電池組件應無裂片、隱裂、黑斑等明顯缺陷,在粘貼分辨率測試板線對

對

應

區

域,

其EL圖

像

灰

度

均

勻性不超過10%。按照通常的光伏電池EL檢測設置進行成像檢測,得到EL圖像。圖2

EL空間分辨率測試板粘貼位置示意圖對于光伏組件用缺陷檢測儀,根據缺陷檢測儀的檢測面積選取無裂片、隱裂、黑斑等明顯缺陷的輔助光伏組件,其電致發光圖形面積應不小于缺陷檢測儀測試面積的70%。在光伏組件前表面4個角以及中心區域共5個電池位置上對齊并平整地粘貼5個3JJF2063—2023分辨率測試標板,線對區域避開影響判斷結果的柵

線,

如

圖

3

所

示。4

個

角

位

置

處

電

池片區域的平均灰度與中心區域處電池片區域平均灰度最大差距應不大于±10%,在粘貼分辨率測試板線對對應區域,其EL圖像灰度均勻性不超過10%。將粘貼有分辨率測試標板的光伏組件放置在EL缺陷檢測儀上,按照通常的組件EL檢測設置進行成像檢測,得到該組件的EL圖像。圖3

EL空間分辨率測試板粘貼位置示意圖注:若光伏組件中心區域為4個電池片,EL空間分辨率測試板參考圖3進行粘貼,使成像位置也如圖3所示,詳細記錄銘牌方向。0EL空間分辨率測試板上的分辨率測試圖

案

為

連

續

排

列

的

相

同

方

向

與

寬

度

的

黑

白

條0紋線對,如圖4所示,圖中d

為單個條紋寬度,相鄰的黑色、白色

條

紋

組

成

一

個

線

對。線對組采用等比數

列

排

列,

比

例

系

數

為

100.05,

范

圍

為

(.25~2.00)lp/mm。

表2為EL空間

分辨率測試板推薦的線對組成,其中

EL

空間分辨率與條紋寬度對應關系1如式

():1圖4

線對條紋示意圖4等級EL空間分辨率/(lp/mm)A+Rs,m≥1.00A0.50≤Rs,m<1.00B0.25≤Rs,m<0.50CRs,m<0.25Rs/(lp/mm)0.250.280.320.350.400.450.500.560.630.71d/mm1.991.771.581.411.251.121.000.890.790.70Rs/(lp/mm)0.790.891.001.141.251.431.611.792.00d/mm0.630.560.500.440.400.350.310.280.25

2×d ()

I 0

×100%

2×d ()

I 0

×100% ()表2

EL空間分辨率測試板推薦的線對組成R s=

1 1獲取EL原始圖像后,在顯示器上對EL空

間

分

辨

率

圖

像

采

用

目

視表2

EL空間分辨率測試板推薦的線對組成R s=

1 1原則參考

GB/T19953—2005中6.1的監視器顯示判讀法。可對被觀察

的

黑

白

條

紋

圖

像進行縮放操作,根據能夠清晰分辨出線對的最小條紋寬

度

讀

數,

計

算

出

相

應

的EL空

間分辨率。取所有EL空間分辨率最低值作為缺陷檢測儀EL空間分辨率的測量值。根據測量所得的

EL空間分辨率Rs,m,

將不同的缺陷檢測儀分為

A+、A、B、C共4個等級,如表3所示。表3

電致發光缺陷檢測儀分級7.2.3

正向電流示值誤差2將數字萬用表接入電路回路,

如圖5,

設置

EL檢測儀控制軟件,

使得

EL表3

電致發光缺陷檢測儀分級7.2.3

正向電流示值誤差2直流電源能夠持續輸出電流,等待數值穩定后,開始讀取數字萬用表上的電流值,同時記錄被測缺陷檢測儀電流示值,一

共

測

量3次,

測

量

點

短

路

電

流

的0.1倍、0.5倍

和1倍,一般為0.5A、1A、5A、10A、15A

和20A。根據式

()計算正向電流示值誤差:δ=I-I0 2式中:I

———被測缺陷檢測儀電流示值均值,A;I0

———數字萬用表測得的電流值均值,A。5JJF2063—2023I max+II max+I min

×100%

()7.2.4

正向電流穩定性3對于有獨立電源的缺陷檢測儀,采用圖6的電氣連接方式,

采用光伏電池或組件

13倍短路電流進行電流穩定性測量。測量

時

間

為60s,

采

樣

間

隔

為10s。

采

用

式

()計算電流穩定性:圖6

電流穩定性測量電氣連接示意圖σ=Imax-Imin 3式中:Imax———被測缺陷檢測儀60s內電流最大值,A;Imin———被測缺陷檢測儀60s內電流最小值,A;8

校準結果表達6

根據被檢儀器校準結果出具校準證書,校準證書應至少包含以下信息:a)

標題:“校準證書”;b)

實驗室名稱和地址;c)

進行校準的地點

(如果與實驗室的地址不同);d)

證書的唯一性標識

(如編號),每頁及總頁數的標識;e)

客戶的名稱以及地址;JJF2063—2023f)

被校準對象的描述和明確標識;g)

進行校準的日期,如果與校準

結

果

的

有

效

性

和

應

用

有

關

時,

應

說

明

被

校

準

對

象的接收日期;h)

如

果與校準結果的有效性或應用有關時,應對被校準樣品的抽樣程序進行說明;i)

校準所依據的技術規范的標識,包括名稱及代號;j)

本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;k)

校準環境的描述;l)

校準結果及其測量不確定度的說明;m)

對校準規范的偏離的說明;n)

校準證書或校準報告簽發人的簽名、職務或等效標識;o)

校準結果僅對被校準對象的有效性說明;p)

未經實驗室書面批準,不得部分復制證書或報告的聲明。9

復校時間間隔復校時間間隔由儀器使用情況、使用者、儀器本身質量等因素決定,送檢單位可根據實際使用情況自主決定復校時間間隔。建議儀器復校時間間隔最長不超過12個月。7測量次數最小目視可分辨線對條紋寬度/mmd10.63d20.63d30.56d40.63d50.63d60.56d70.63d80.56d90.63d100.63平均值d0.609實驗標準偏差s(d)0.034表表A.1

測量重復性引入的不確定度82×d

(A.1)JJF2×d

(A.1)附錄AEL空間分辨率校準結果不確定度評定示例A.1

測量方法A.1.1

測量用標準器:EL空間分辨率測試板。A.1.2

測量對象:光伏組件缺陷檢測儀。A.2

測量模型A.2.1

采用經過溯源的空間分辨率測試板測量缺

陷

檢

測

儀

的

空

間

分

辨

率,

空

間

分

辨

率的計算如式

(A.1)

所示:Rs=

1式中:Rs———被檢儀器EL空間分辨率,lp/mm;d———黑白線對單個條紋寬度,mm。A.2.2

不確定度來源包括:測量

重復性引入的不確定度,EL空間分辨率測試板引入的不確定度,目視判斷引入的不確定度等。A.3

標準不確定度分量的評定A.3.1

測量重復性引入的不確定度u1評定用EL空間分辨率測試板貼在EL空間分辨

率

最

差

位

置,

使

用

缺

陷

檢

測

儀

在

穩

定

的外部溫濕度和光照環境下進行重復測量,再根據目視結果,記錄每次測量的最小目視可分辨線對條紋寬度,測量結果如表

A.1所示。位置灰度均值中心175.41左上167.56左下173.61右上172.55右下173.59試板區域經過軟試板區域經過軟件將圖像進行3倍放大,則人眼判斷引入的不確定度u 3=01mm

3×3

≈則由測量重復性引入的不確定度u1為:du1=s(

)=0.034

mmdA.3.2

EL空間分辨率測試板校準結果引入的不確定度u2評定k對于EL空間分辨率測試板,根據校準證書提供的數

據

可

知,

校

準

結

果

的

擴

展

不

確k定度U=0.01mm

(=2),則由EL空間分辨率測試板校準結果引入的不確定度u2=0.005

mm。A.3.3

目視判斷引入的不確定度u3評定. 0.目視的分辨極限角通常為1角分,則根據約25cm

的目視距離. 0.約0.1mm。另外根據光學系統光

學

傳

遞

函

數

測

量

理

論,

正

常

人

眼能夠分辨的調制度最低值一般是0.05,此時的對比度約為1∶1.1,

且每個人之間存在差異,

對

于

缺

陷

檢

測儀,一般拍攝出的照片

調

制

度

都

大

于

005,因

此,對

于

(.5~20)lp/mm

的

圖

案,由于人眼判斷引入的判斷誤差約為01

mm,假設為均勻分布,由于粘貼EL空間分辨率測.0.019

mm。由于由目視判斷引入的誤差小于由重復性引入的誤差,

因此忽略由目視判斷引入的誤差。A.3.4

電致發光圖像灰度不均勻度引入的不確定度u4評定光伏組件上5個粘貼EL空間分辨率測試板位置處太陽

電

池

片

電

致

發

光

圖

像

灰

度

存在差異,在不粘貼EL空間分辨率測試板的情況下,對使用

被

測

儀

器

拍

攝

的

電

致

發

光

缺陷圖像對應的5個位置求平均灰度,結果如表

A.2。表A.2

各測試位置平均灰度左上表A.2

各測試位置平均灰度左上、左下、右上、右下4個位置中灰度與中心差異最大的為左上,相對差異為A.4

合成標準不確定度和擴展不確定度A.4.1

標準不確定度分量一覽表標準不確定度分量一覽表見表

A.3。9不確定度分量ui評定方法

ui來源ui的數值/mmu1A

測量重復性0.034u2B

EL空間分辨率測試板校準結果0.005u3B

目視判斷0u4B

電致發光圖像灰度不均勻度0JJF2063—2023表A.3

標準不確定度分量一覽表A.4.2

合成標準不確定度計算d由于測量值d

的各不確定度分量互不相關,表A.3

標準不確定度分量一覽表A.4.2

合成標準不確定度計算dduc,

=

u+u+u+u=0.034

mmd2R根據JJF1059.1—2012中4.4.2.3的式

(9),uc,

s為2RRduc,

s/Rs=uc,/dRdRddduc,

s=uc,/d×Rs=uc,/(

×2dRdddA.4.3

擴展不確定度0k在EL空間分辨率

(.50~2.0)mm

范圍內,缺陷檢測儀EL空

間

分

辨

率

的

校

準

結0k果擴展不確定度U=0.046×2=0.092lp/mm,取U=0.1lp/mm

(=2)。10測量次數標準器示值/AI18.01I27.99I37.98I48.01I58.00I67.98I77.98I88.01I97.99I108.02平均值I8.01實驗標準偏差s(I)0.015表表B.1

測量重復性引入的不確定度11I 0

×100%

(.1)I 0

×100%

(.1)附錄B正向電流校準結果的不確定度評定示例B.1

倍短路電流擋B.1.1

測量對象及標準器B.1.1.1

測量用標準器:數字萬用表。B.1.1.2

測量對象:缺陷檢測儀。B.1.2

測量模型B.1.2.1

采用經過溯源的數字萬用表測量缺

陷

檢

測

儀

的

正

向

電

流

示

值

誤

差,

正

向

電

流B示值誤差的計算如式

(.1)

所示:Bδ=I-I0 B式中:δ———正向電流示值誤差;I———被測缺陷檢測儀電流示值均值,A;I0———數字萬用表測得的電流值均值,A。B.1.2.2

不確定度來源主要包括:標準器的不確定度,測量重復性。B.1.3

標準不確定度分量的評定B.1.3.1

測量重復性引起的不確定度u1,rel評定將數字萬用表電流測量端與直流電源的輸出端正負

極

相

連,

設

置EL檢

測

儀

控

制

軟件,使得直流電源能夠持續輸出電流,讀取數字萬用表上的電流值。重復測量結果如表B.1所示。不確定度分量ui,rel評定方法ui,rel來源ui,rel的數值u1,relA測量重復性0.11%u2,relB數字萬用表校準結果0.01%Iu 1,rel()=u 1()I ×

3=0.11%Iu 1,rel()=u 1()I ×

3=0.11%

I 0

×100% (.2)由于測量值為3

次測量均值,

則由測量重復性導致的測量結果的相對標準不確定度為:IB.1.3.2

數字萬用表校準引起的標準不確定度u2,rel評定k根據數字萬用表校準證書提供的數據可知,其直流電流擋的相對擴展不確定度為kUrel=0.02%

(

=2)。則由數字萬用表校準結果引入的相對不確定度為:u2,rel=0.01%。B.1.4

合成標準不確定度和擴展不確定度B.1.4.1

標準不確定度分量一覽表標準不確定度分量一覽表見表B.2。表B.2

標準不確定度分量一覽表B.1.4.2表B.2

標準不確定度分量一覽表B.1.4.2

合成標準不確定度計算uc,rel=

u21,rel+u22,rel=0.11%B.1.4.3

擴展不確定度的確定電致發光缺陷檢測儀電流校準結果的相對擴展不確定度為Urel=0.11%×2=k0.22%,Urel取0.3%

(=2)。kB.2

0.1倍短路電流擋B.2.1

測量對象及標準器B.2.1.1

測量用標準器:數字萬用表。B.2.1.2

測量對象:電致發光缺陷檢測儀。B.2.2

測量模型B.2.2.1

采用經過溯源的數字萬用表測量缺

陷

檢

測

儀

的

正

向

電

流

示

值

誤

差,

正

向

電

流B示值誤差的計算見式

(.2):Bδ=I-I0 B式中:δ———正向電流示值誤差;I———被測缺陷檢測儀電流示值均值,A;I0———數字萬用表測得的電流值均值,A。B.2.2.2

不確定度來源主要包括:標準器的不確定度,測量重復性。12測量次數標準器示值/AI10.801I20.799I30.798I40.802I50.801I60.799I70.798I80.801I90.798I100.798平均值I0.800實驗標準偏差s(I)0.0016Iu 1,rel()=u 1(Iu 1,rel()=u 1()I ×

3=0.12%B.2.3

合成標準不確定度和擴展不確定度B.2.3.1

測量重復性引起的不確定度u1,rel評定將數字萬用表電流測量端與直流電源的輸出端正負

極

相

連,

設

置EL檢

測

儀

控

制

軟件,使得直流電源能夠持續輸出電流,讀取數字萬用表上的電流值。重復測量結果如表B.3所示。表B.3

表B.3

測量重復性引入的不確定度由于測量值為3

次測量均值,

則由測量重復性導致的測量結果的相對標準不確定IB.2.3.2

數字萬用表校準引起的標準不確定度u2,rel評定k根據數字萬用表校準證書提供的數據可知,其直流電流擋的相對擴展不確定度為kUrel=0.02%

(

=2)。則由數字萬用表校準結果引入的相對不確定度為:u2,rel=0.01%。B.2.4

合成標準不確定度和擴展不確定度B.2.4.1

標準不確定度分量一覽表標準不確定度分量一覽表見表B.4。13不確定度分量ui,rel評定方法ui,rel來源ui,rel的數值u1,relA測量重復性0.12%u2,relB數字萬用表校準結果不確定度0.01%JJF2063—2023表B.4

標準不確定度分量一覽表B.2.4.2表B.4

標準不確定度分量一覽表B.2.4.2

合成標準不確定度計算uc,rel=

u21,rel+u22,rel=0.12%B.2.4.3

擴展不確定度的確定電致發光缺陷檢測儀電流校準結果的相對擴展不確定度為Urel=0.12%×2=k0.24%,Urel取0.3

(=2)。k14JJF2063—2023附錄CEL空間分辨率測試板參考標準樣式圖C.1為EL空間分辨率測試板參考標準樣式。圖C.1

EL空間分辨率測試板參考標準樣式15送檢單位和聯系信息流轉號記錄編號樣品名稱型號規格生產廠出廠編號□

電池片

□

組件圖像分辨率(像素)□

電池片

□

組件尺寸(長×寬)(mm×mm)顯示器分辨率(像素)ISO快門速度標準器名稱型號規格儀器編號測量范圍溯源機構/證書編號不確定度或準確度等級或最大允差證書有效期至標準設備/樣品檢查校準前:□正常

□不正常校準后:□正常

□不正常技術依據溫度℃校準地點相對濕度%說明證書編號校準員校準日期核驗員核驗日期JJF2063—2023附錄D校準原始記