科普 | IEC 60904-13 標(biāo)準(zhǔn)解讀
發(fā)布時(shí)間：
2025-09-19 10:00
來源：
IEC 60904-13是國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）發(fā)布的關(guān)于光伏器件測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)，全稱為《Photovoltaic devices – Part 13: Electroluminescence (EL) imaging of photovoltaic modules》（光伏器件-第13部分：光伏組件的電致發(fā)光（EL）成像檢測(cè)）。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了利用電致發(fā)光（EL）技術(shù)檢測(cè)光伏組件缺陷的方法和要求。
1. 標(biāo)準(zhǔn)背景與適用范圍
1.1 目的
規(guī)范光伏組件 電致發(fā)光（EL）成像檢測(cè) 的方法，用于識(shí)別制造缺陷、隱裂（microcracks）、斷柵、PID（電勢(shì)誘導(dǎo)衰減）等潛在問題。
適用于 晶硅（c-Si）、薄膜（如CIGS、CdTe） 等光伏組件的無損檢測(cè)。
1.2 適用場(chǎng)景
生產(chǎn)質(zhì)量控制（如出廠前EL檢測(cè)）。
電站驗(yàn)收檢測(cè)（如運(yùn)輸或安裝后的隱裂檢查）。
故障診斷（如熱斑、PID、老化分析）。
2. 核心測(cè)試方法
2.1 電致發(fā)光（EL）成像原理
基本原理：
光伏組件在 正向偏壓（注入電流） 下，半導(dǎo)體材料（如硅）PN 結(jié)內(nèi)電子 - 空穴復(fù)合會(huì)釋放光子，通過紅外相機(jī)捕捉這些光子形成 EL 圖像，缺陷區(qū)域因載流子復(fù)合異常而呈現(xiàn)明暗差異。需通過高靈敏度相機(jī)（如InGaAs傳感器、Si-CCD）捕捉圖像。
缺陷表現(xiàn)：
隱裂（Cracks）：表現(xiàn)為黑色線條。
斷柵（Finger Interruptions）：局部暗區(qū)。
PID（電勢(shì)誘導(dǎo)衰減）：邊緣或整個(gè)電池片發(fā)暗。
低效電池片：亮度不均。
2.2 測(cè)試設(shè)備要求
|
項(xiàng)目 |
要求 |
|
相機(jī) |
近紅外敏感（如InGaAs或Si-CCD冷卻相機(jī)），覆蓋 900-1300nm 波長(zhǎng)范圍，分辨率≥5MP，可捕捉 2μm 級(jí)微裂紋 |
|
電流源 |
可調(diào)恒流源（通常為0.8-1.2倍Isc），精度 ±0.1%，可提供 0.1-1.0A/cm² 的注入電流密度 |
|
環(huán)境光控制 |
暗室或遮光環(huán)境 |
|
圖像分辨率 |
至少能清晰識(shí)別電池片上的微裂紋 |
2.3 測(cè)試步驟
組件準(zhǔn)備：
確保組件處于 無光照環(huán)境（避免干擾）。
清潔表面（避免灰塵影響成像）。
電流注入：
施加 正向偏壓（通常為短路電流Isc的80%-120%）。
圖像采集：
使用EL相機(jī)拍攝，確保整個(gè)組件清晰成像。
數(shù)據(jù)分析評(píng)判：
對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)圖像，識(shí)別缺陷（如裂紋、斷柵、黑心等）。
3. 關(guān)鍵測(cè)試參數(shù)
3.1 電流選擇
推薦電流：通常為 0.8×Isc ~ 1.2×Isc（Isc為組件短路電流）。
過高電流：可能導(dǎo)致發(fā)熱，影響成像質(zhì)量。
過低電流：信號(hào)弱，難以檢測(cè)微小缺陷。
3.2 曝光時(shí)間
通常 1-30秒，取決于相機(jī)靈敏度和組件類型。
薄膜組件（如CIGS）可能需要更長(zhǎng)曝光時(shí)間（因發(fā)光效率較低）。
3.3 溫度影響
低溫（如25℃以下）：EL信號(hào)更強(qiáng)，成像更清晰。
高溫（如>50℃）：可能導(dǎo)致信號(hào)減弱，需調(diào)整曝光時(shí)間。
4. 缺陷判定標(biāo)準(zhǔn)
|
缺陷類型 |
EL圖像特征 |
可能影響 |
|
隱裂（Microcrack） |
黑色細(xì)線 |
可能降低功率，長(zhǎng)期擴(kuò)展 |
|
斷柵（Finger Break） |
局部暗區(qū) |
增加串聯(lián)電阻，降低效率 |
|
黑心（Black Core） |
中心暗斑 |
可能由燒結(jié)問題導(dǎo)致 |
|
PID（電勢(shì)誘導(dǎo)衰減） |
邊緣或整片變暗 |
功率嚴(yán)重下降 |
|
焊接缺陷 |
電池片間亮度不均 |
熱斑風(fēng)險(xiǎn) |
5. 注意事項(xiàng)
安全：高電壓操作需防觸電（尤其是大功率組件）。
環(huán)境：避免強(qiáng)光干擾，建議在暗室測(cè)試。
數(shù)據(jù)分析：需經(jīng)驗(yàn)判斷，部分缺陷（如平行于主柵的裂紋）可能不影響發(fā)電。
6.總結(jié)
IEC 60904-13 通過標(biāo)準(zhǔn)化 EL 測(cè)試方法，為光伏行業(yè)提供了高效、非破壞性的缺陷檢測(cè)工具，推動(dòng)了組件質(zhì)量的顯著提升。隨著雙面組件、BIPV 等新技術(shù)的普及，該標(biāo)準(zhǔn)將持續(xù)擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景，未來可能升級(jí)為正式國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEC 60904-13）
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