中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：光伏電池組件銷售是以組件在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的額定輸出功率為單位，但怎樣準(zhǔn)確地表達(dá)這個(gè)額定功率，卻長(zhǎng)期困擾著組件的生產(chǎn)商和采購(gòu)者。
更令人困惑的是，同一塊光伏電池或組件，不同測(cè)試機(jī)構(gòu)測(cè)量出的額定輸出功率也會(huì)存在差異，這樣的差異往往會(huì)引起諸多問(wèn)題。比如，當(dāng)電池和組件買賣發(fā)生貿(mào)易糾紛時(shí)，由于測(cè)試結(jié)果的差異性，無(wú)法對(duì)結(jié)果做出有效的裁決。在應(yīng)用層面看，標(biāo)定相同功率的不同光伏組件，其真實(shí)功率并不一定與標(biāo)定值等同。試想，如果這樣的一群組件用于同一個(gè)光伏電站，無(wú)疑會(huì)讓電站的發(fā)電效率大打折扣。
對(duì)于這種現(xiàn)狀，有業(yè)內(nèi)資深專家指出，根本原因在于我國(guó)還沒(méi)有建立起完善的光伏溯源體系。這對(duì)我國(guó)正在快速發(fā)展的光伏產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，是必須要盡快彌補(bǔ)并做好的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2013年，全國(guó)光伏組件總產(chǎn)能約為42GW，組件產(chǎn)量達(dá)到27.4GW，約占全球總量的63.7%；新增光伏裝機(jī)12.92GW，占據(jù)近1/3的全球新增市場(chǎng)份額。值得一提的是，晶硅光伏組件由海外銷售為主過(guò)渡到以內(nèi)需為主，這一供求變化彰顯了國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)的快速發(fā)展。
與此不協(xié)調(diào)的是，由于我國(guó)光伏溯源鏈的缺失，國(guó)內(nèi)組件生產(chǎn)企業(yè)不得不到國(guó)外的實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)參考電池、標(biāo)準(zhǔn)組件，浪費(fèi)了大量的精力和財(cái)力。值得注意的是，不同的溯源鏈和校準(zhǔn)方法，所產(chǎn)生的測(cè)量不確定度是不盡相同的，這會(huì)間接影響到組件的功率標(biāo)定，甚至?xí)绊懙浇M件的分級(jí)，進(jìn)而影響到組件的售價(jià)和電廠的系統(tǒng)規(guī)劃。
因此，我國(guó)必須建立和完善自己的光伏標(biāo)準(zhǔn)電池溯源鏈。先要打造一把標(biāo)尺，然后再解決標(biāo)尺的精確測(cè)量問(wèn)題。鑒衡認(rèn)證中心完成的光伏電池校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，有望解決溯源鏈缺失和溯源“混亂”的現(xiàn)狀。
根據(jù)IEC 60904-4標(biāo)準(zhǔn)的指向，直接日照法（美國(guó) NREL實(shí)驗(yàn)室）、太陽(yáng)模擬器法（日本AIST實(shí)驗(yàn)室）、微分光譜響應(yīng)法（德國(guó)PTB實(shí)驗(yàn)室）是光伏標(biāo)準(zhǔn)電池校準(zhǔn)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(qiáng)重復(fù)性差，難以實(shí)現(xiàn)一致性的結(jié)果；太陽(yáng)模擬器法雖容易實(shí)施，但不確定度最大；微分光譜響應(yīng)法是利用已校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器來(lái)標(biāo)定光源的光強(qiáng)，不確定度較小，但主要困難是不易直接測(cè)出絶對(duì)光譜響應(yīng)，且單色光均勻度不易達(dá)成，這是需要突破的技術(shù)難題。
鑒衡認(rèn)證之所以用微光譜響應(yīng)法校準(zhǔn)光伏參考電池，是因?yàn)榭粗剡@一方法具有較小的不確定度，而且微分光譜響應(yīng)法在理論上可以得到較優(yōu)的精確度，也就是說(shuō)在降低不確定度上還有潛力可挖，可通過(guò)深入的技術(shù)研發(fā)找到有效的改善方式。
光伏電池校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室于2012年5月建立后與美國(guó)NREL、日本AIST等地知名科研機(jī)構(gòu)深度合作，搭建由二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)傳遞至一級(jí)參考電池和二級(jí)參考電池的溯源鏈，直指當(dāng)前我國(guó)光伏溯源鏈比較薄弱的環(huán)節(jié)。
目前有機(jī)構(gòu)可以完成不確定度為0.6%的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)傳遞，鑒衡認(rèn)證要實(shí)現(xiàn)低于1%的不確定度，就要對(duì)微分光譜響應(yīng)校準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行改良，使其不僅能夠在大面積的光斑下進(jìn)行測(cè)量，還能直接測(cè)量出絶對(duì)光譜響應(yīng)。同時(shí)，還有應(yīng)具有極佳的重復(fù)性和不確定度值。
從全球文獻(xiàn)記載來(lái)看，傳統(tǒng)的微分光譜響應(yīng)法，是先使用標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器來(lái)校準(zhǔn)單色光光強(qiáng)度，接著在有外加偏置光的環(huán)境下進(jìn)行電池的相對(duì)光譜響應(yīng)測(cè)量和計(jì)算。另外，還要選擇三個(gè)適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)，以汞燈為光源測(cè)量該電池的絶對(duì)光譜響應(yīng)，然后再通過(guò)一系列的計(jì)算得到此電池全波長(zhǎng)下的絶對(duì)光譜響應(yīng)值。
程序繁瑣是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的微分光譜響應(yīng)法所使用的單色光光強(qiáng)不夠強(qiáng)，致使對(duì)所測(cè)得的微小信號(hào)和噪聲無(wú)法進(jìn)行有效的分析，也就是信噪比(S/N ratio)太低。要直接測(cè)量絶對(duì)光譜響應(yīng)就必須提高信噪比，做到這一點(diǎn)，需要降低噪聲或提高信號(hào)來(lái)增加信噪比。
噪聲的大小取決于儀器設(shè)備的精密度及環(huán)境的影響程度，但僅為降低噪聲對(duì)設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行改善并不是一個(gè)好的解決方案。最終的解決方案是，采用戰(zhàn)略合作伙伴——臺(tái)灣光焱自行研發(fā)的均光系統(tǒng)專利。其技術(shù)特點(diǎn)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(tǒng)，做到了比傳統(tǒng)光源系統(tǒng)提升5至10倍的出光強(qiáng)度。然后，再搭配均光系統(tǒng)，使整個(gè)光路徑更有效地集中輸出到測(cè)試平面，從而提高單色光信號(hào)以達(dá)到增加信噪比的目的。
數(shù)據(jù)顯示，鑒衡認(rèn)證光伏電池校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試設(shè)備均光系統(tǒng)輸出的光斑足夠覆蓋20mm x20mm的一級(jí)光伏參考電池和156mm x156mm的二級(jí)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(rèn)證光伏電池校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)整體不確定度低于1%的關(guān)鍵技術(shù)之一。低于1%的不確定度達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。鑒衡認(rèn)證光伏電池校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室是目前國(guó)內(nèi)惟一一家在光伏電池校準(zhǔn)領(lǐng)域通過(guò)CNAS認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室。
鑒衡認(rèn)證光伏電池校準(zhǔn)和測(cè)試水平引起了國(guó)際關(guān)注。美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）采購(gòu)鑒衡認(rèn)證的一級(jí)光伏參考電池和服務(wù)，用于支持鈣鈦礦（Perovskite）光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率研究。這所大學(xué)的華裔教授楊陽(yáng)(Yang Yang）所領(lǐng)軍的研究團(tuán)隊(duì)于2014年在《科學(xué)》期刊發(fā)表最新的研究報(bào)告，稱其研發(fā)的鈣鈦礦（Perovskite）光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率獲突破性進(jìn)展，效率最高可達(dá)19.3%，為該領(lǐng)域之最。
（作者為鑒衡認(rèn)證光伏電池校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)負(fù)責(zé)人）
