國內光伏溯源體系尚需完善

電池校準溯源為光伏行業提供標尺

光伏電池組件銷售是以組件在標準測試條件下的額定輸出功率為單位，但怎樣準確地表達這個額定功率，卻長期困擾著組件的生產商和采購者。  
　　更令人困惑的是，同一塊光伏電池或組件，不同測試機構測量出的額定輸出功率也會存在差異，這樣的差異往往會引起諸多問題。比如，當電池和組件買賣發生貿易糾紛時，由于測試結果的差異性，無法對結果做出有效的裁決。在應用層面看，標定相同功率的不同光伏組件，其真實功率并不一定與標定值等同。試想，如果這樣的一群組件用于同一個光伏電站，無疑會讓電站的發電效率大打折扣。  
　　對于這種現狀，有業內資深專家指出，根本原因在于我國還沒有建立起完善的光伏溯源體系。這對我國正在快速發展的光伏產業來說，是必須要盡快彌補并做好的一項基礎工作。  
　　據不完全統計數據顯示，2013年，全國光伏組件總產能約為42GW，組件產量達到27.4GW，約占全球總量的63.7%;新增光伏裝機12.92GW，占據近1/3的全球新增市場份額。值得一提的是，晶硅光伏組件由海外銷售為主過渡到以內需為主，這一供求變化彰顯了國內光伏市場的快速發展。  
　　與此不協調的是，由于我國光伏溯源鏈的缺失，國內組件生產企業不得不到國外的實驗室校準參考電池、標準組件，浪費了大量的精力和財力。值得注意的是，不同的溯源鏈和校準方法，所產生的測量不確定度是不盡相同的，這會間接影響到組件的功率標定，甚至會影響到組件的分級，進而影響到組件的售價和電廠的系統規劃。  
　　因此，我國必須建立和完善自己的光伏標準電池溯源鏈。先要打造一把標尺，然后再解決標尺的精確測量問題。鑒衡認證中心完成的光伏電池校準實驗室建設，有望解決溯源鏈缺失和溯源“混亂”的現狀。  
　　根據IEC 60904-4標準的指向，直接日照法(美國 NREL實驗室)、太陽模擬器法(日本AIST實驗室)、微分光譜響應法(德國PTB實驗室)是光伏標準電池校準方式。從它們的特性比較看，直接日照法利用戶外日光光譜，但光強重復性差，難以實現一致性的結果;太陽模擬器法雖容易實施，但不確定度最大;微分光譜響應法是利用已校準的標準探測器來標定光源的光強，不確定度較小，但主要困難是不易直接測出絶對光譜響應，且單色光均勻度不易達成，這是需要突破的技術難題。  
　　鑒衡認證之所以用微光譜響應法校準光伏參考電池，是因為看重這一方法具有較小的不確定度，而且微分光譜響應法在理論上可以得到較優的精確度，也就是說在降低不確定度上還有潛力可挖，可通過深入的技術研發找到有效的改善方式。  
　　光伏電池校準實驗室于2012年5月建立后與美國NREL、日本AIST等地知名科研機構深度合作，搭建由二級標準傳遞至一級參考電池和二級參考電池的溯源鏈，直指當前我國光伏溯源鏈比較薄弱的環節。  
　　目前有機構可以完成不確定度為0.6%的二級標準傳遞，鑒衡認證要實現低于1%的不確定度，就要對微分光譜響應校準系統進行改良，使其不僅能夠在大面積的光斑下進行測量，還能直接測量出絶對光譜響應。同時，還有應具有極佳的重復性和不確定度值。  
　　從全球文獻記載來看，傳統的微分光譜響應法，是先使用標準探測器來校準單色光光強度，接著在有外加偏置光的環境下進行電池的相對光譜響應測量和計算。另外，還要選擇三個適當的波長，以汞燈為光源測量該電池的絶對光譜響應，然后再通過一系列的計算得到此電池全波長下的絶對光譜響應值。
　　程序繁瑣是因為傳統的微分光譜響應法所使用的單色光光強不夠強，致使對所測得的微小信號和噪聲無法進行有效的分析，也就是信噪比(S/N ratio)太低。要直接測量絶對光譜響應就必須提高信噪比，做到這一點，需要降低噪聲或提高信號來增加信噪比。  
　　噪聲的大小取決于儀器設備的精密度及環境的影響程度，但僅為降低噪聲對設備和環境進行改善并不是一個好的解決方案。最終的解決方案是，采用戰略合作伙伴——臺灣光焱自行研發的均光系統專利。其技術特點在于，它并非使用更高功率的光源燈泡，而是采用高亮度短弧氙燈作為光源，配置高反射率的橢圓集光系統，做到了比傳統光源系統提升5至10倍的出光強度。然后，再搭配均光系統，使整個光路徑更有效地集中輸出到測試平面，從而提高單色光信號以達到增加信噪比的目的。  
　　數據顯示，鑒衡認證光伏電池校準實驗室測試設備均光系統輸出的光斑足夠覆蓋20mm x20mm的一級光伏參考電池和156mm x156mm的二級光伏參考電池片，且光斑不均勻度分別為小于2%和2.5%。這成為鑒衡認證光伏電池校準實驗室系統整體不確定度低于1%的關鍵技術之一。低于1%的不確定度達到了國際先進水平。鑒衡認證光伏電池校準實驗室是目前國內惟一一家在光伏電池校準領域通過cnas認可的實驗室。  
　　鑒衡認證光伏電池校準和測試水平引起了國際關注。美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)采購鑒衡認證的一級光伏參考電池和服務，用于支持鈣鈦礦(Perovskite)光伏電池的光電轉換效率研究。這所大學的華裔教授楊陽(Yang Yang)所領軍的研究團隊于2014年在《科學》期刊發表最新的研究報告，稱其研發的鈣鈦礦(Perovskite)光伏電池的光電轉換效率獲突破性進展，效率最高可達19.3%，為該領域之最。（中國能源報）

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