JJF(冀) 250-2026 薄膜可存储钙钛矿标准太阳电池组件校准规范

　　河北省地方计量技术规范

　　JJF(冀)250—2026

　　薄膜可存储钙钛矿标准太阳电池组件

　　校准规范

　　Calibration Specification for Thin Film Storable Perovskite Reference Solar

　　Cell Modules

　　2026-01-04发布 2026-03-01实施

　　河北省市场监督管理局发布

　　归 口 单位:河北省市场监督管理局

　　主要起草单位:河北省计量监督检测研究院

　　参加起草单位:河北师范大学

　　石家庄铁道大学

　　本规范委托河北省计量监督检测研究院负责解释

　　本规范主要起草人：

　　耿海川(河北省计量监督检测研究院)郭刚(河北省计量监督检测研究院)

　　翟俊龙(河北省计量监督检测研究院)参加起草人：

　　王永浩(河北省计量监督检测研究院)赵晋津(河北师范大学)

　　焦忆楠(石家庄铁道大学)

　　魏晓贤(河北省计量监督检测研究院)

　　目录

　　引言 (Ⅱ)

　　1范围 (1)

　　2引用文件 (1)

　　3 术语和计量单位 (1)

　　4概述 (2)

　　5计量特性 (3)

　　6校准条件 (3)

　　6.1 环境条件 (3)

　　6.2 测量标准及其他设备 (3)

　　7 校准项目和校准方法 (4)

　　8 校准结果表述 (5)

　　9复校时间间隔 (6)

　　附录A 证书内页格式 (8)

　　附录B原始记录格式 (9)

　　附录C 校准结果不确定度评定示例 (11)

　　附录D 标准光伏器件量值传递链示意图 (16)

　　引言

　　JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及定义》和JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定的基础性系列规范。

　　本规范为首次发布。

　　薄膜可存储钙钛矿标准太阳电池组件校准规范

　　1范围

　　本规范适用于基于太阳模拟光源的标准测试条件下薄膜可存储钙钛矿标准太阳电池组件光电参数的校准。其他测试条件、其他类型钙钛矿光伏组件光电参数的校准，可参照执行。

　　2引用文件

　　本规范引用了下列文件 :

　　JJF1615—2017 太阳模拟器校准规范

　　JJF1622—2017 太阳电池校准规范：光电性能

　　JJF 2061—2023 一级标准光伏组件校准规范

　　GB/T 2297—1989 太阳光伏能源系统术语

　　IEC 60891:2009 光伏器件 实测I—V曲线特性的温度和辐照度校正方法

　　IEC60904—1 光伏器件 第1 部分：光伏电流—电压特性的测量(Photovoltaic devices—Part1：Measurement ofphotovoltaic current—voltage characteristics)

　　IEC60904—2 光伏器件 第2 部分：标准光伏器件的要求(Photovoltaicdevices—Part 2：Requirements for reference solar devices)

　　IEC60904—4 光伏器件第 4部分：标准光伏器件校准溯源链的建立程序(Photovoltaic devices—Part 4 ：Photovoltaic reference devices—Procedures forestablishing calibration traceability)

　　IEC60904—9 光伏器件 第9 部分：太阳模拟器性能分级(Photovoltaicdevices—Part 9：Classification ofsolar simulator characteristics)

　　凡是注明日期的引用文件，仅注明日期的版本适用于本规范;凡是不注明日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。

　　3 术语和计量单位

　　3.1 标准测试条件 standard test conditions，STC

　　用于测量太阳电池组件光电性能参数的标准条件。地面标准测试条件：总辐照度为1000 W/m2,并具有AM1.5 G 太阳光谱辐照分布,电池结温25 ℃的测试条件。

　　3.2 钙钛矿太阳电池 perovskite solar cell

　　以基于金属卤化物钙钛矿材料作为吸光层的太阳电池组件。典型的金属卤化物钙 钛矿晶体结构为AmBnXi,其中A 为有机或无机阳离子,B 为金属离子,X 为卤族阴离子。

　　3.3 钙钛矿太阳电池组件 perovskite solarcell modules

　　将若干个单体钙钛矿太阳电池通过某种串、并联方式组合，搭配胶膜、背板、边框及接线盒等结构件封装而成的核心发电单元。

　　3.4 正向扫描forwardscan

　　为获得电流—电压(I—V)曲线，由短路电流向开路电压方向扫描,简称“正扫”。

　　3.5 反向扫描 reversescan

　　为获得电流—电压(I—V)曲线，由开路电压向短路电流方向扫描,简称“反扫”。

　　3.6 标准光伏组件 reference photovoltaic modules

　　以一级标准光伏器件(通常为标准太阳电池)为标准器校准的光伏组件。

　　3.7 填充因子fillfactor

　　填充因子是光伏组件最大输出功率与开路电压和短路电流的乘积的比值，反映了组件输出特性曲线的“矩形度”，是衡量组件功率输出能力的关键指标。符号一般为FF,取值范围通常在0.75～0.85之间，数值越高说明组件性能越优。

　　3.8 高低阻态比(开关比) high-low resistance state ratio

　　高低阻态比(ON/OFF Ratio)也称开关比，表示存储器件存储数据的能力。通常用同一读取电压下，高阻态与低阻态的比值(RHRS/RLRS)来表示。高低阻态比越大，说明高阻态与低阻态之间的数据存储识别度越高，高、低阻态之间的数据读取越不容易产生干扰，读取数据不容易出错，器件存储性能越优异。

　　3.9 薄膜组件可扰性(卷曲性) disturbability ofThin-Film modules

　　薄膜组件可扰性(卷曲性)是指组件在不损坏核心发电层(钙钛矿薄膜)及封装结构的前提下，能够实现弯曲、折叠或卷绕的物理特性。卷曲性测试后要求EL 测试无隐裂、断栅，功率衰减小于等于2.5%。

　　4概述

　　钙钛矿标准太阳电池组件是将太阳辐射直接转换成电能的新型光伏组件，在受到光辐射后,其吸收的光能激发电子和空穴,产生电流，称“光伏效应”。钙钛矿太阳电池组件主要由透明导电基底、电子传输层、空穴传输层、钙钛矿层及金属电极构成，通过激光化线工艺将子电池串联起来。光电性能参数是衡量钙钛矿太阳电池组件性能优劣的关键指标，目前一般采用标准钙钛矿光伏电池和太阳模拟器对其光电性能参数进行测量。不同于传统晶硅太阳电池组件，钙钛矿太阳电池组件的性能参数测量结果与扫描方向、扫描速度等密切相关。

　　薄膜钙钛矿光伏电池是一种以钙钛矿材料，通过薄膜沉积工艺制备的新型太阳电 池，核心特征是全薄膜化结构，所有功能层均为超薄薄膜，总厚度通常为数微米。用超薄薄膜就能高效捕获太阳光，通过激发电子-空穴对、经电荷传输层分离后，由电极输出能量。钙钛矿光伏电池的可存储性，本质是通过阻态切换实现电能存储与释放，高低阻态比是衡量存储性能的主要参数。

　　5计量特性

　　开路电压VOC：一般为1 V～200 V，相对扩展不确定度Urel=2.0%(k=2);

　　短路电流ISC：一般为1A～20A，相对扩展不确定度Urel=2.5%(k=2);

　　最大转换功率PMAX：一般为4W～1000W，相对扩展不确定度Urel=3.0%(k=2);

　　高低阻态比：不小于103;

　　可扰性：测试前后要求EL 测试无大于1 cm的隐裂，功率衰减小于等于2.5%。注：以上指标不适用于合格性判断，仅供参考。

　　6 校准条件

　　6.1 环境条件

　　温度为(25±2)℃;相对湿度：≤75%。满足光学暗室条件，无影响仪器正常工作的电磁干扰、机械振动。

　　6.2 测量标准及其他设备

　　6.2.1 太阳模拟器

　　光谱匹配度、辐照度不均匀度和不稳定度,需符合IEC60904—9 所规定的A+A+A+级要求，即与标准光谱的光谱失配度优于± 12.5%，光源辐照度不均匀度优于± 1%，长期不稳定度(稳态型太阳模拟器)优于±1%。

　　6.2.2 标准钙钛矿太阳电池

　　标准钙钛矿太阳电池：满足IEC 60904—2 设计要求，其标定值通过IEC 60904—4所述量值传递方法校准，短路电流相对扩展不确定度Urel=1.8%(k=2)。

　　6.2.3I—V曲线测试装置

　　用于采集太阳模拟器的辐照度条件下标准光伏组件所产生的电信号， 电流和电压测量最大允许误差± 0.2%。

　　6.2.4 测温仪

　　用于测量钙钛矿标准电池和光伏组件温度。可选用接触式或者红外式测温仪，测量范围(20～30)℃,测量不确定度 U=1 ℃(k=2)。

　　6.2.5 双通道系统数字源表(含三探针测试单元)

　　电流测量范围为：1 pA～3A，最大允许误差：±0.05%; 电压测量范围为：1 μV～40 V，最大允许误差：± 0.05%;

　　三探针测试单元：长度不小于10cm，针尖直径(0.2～20)μm，移动精度不小于0.5 μm 工作温度范围(-10～75)℃。

　　6.2.6 可扰性测量装置

　　组件长度与卷轴直径之比一般在1～2之间，卷曲速率不大于1°/s;EL测试仪成像系统光谱响应范围(300～1000)nm，成像像素不低于2400万，成像曝光时间不低于2s。

　　7 校准项目和校准方法

　　7.1校准项目

　　本规范校准项目为 STC 条件下的开路电压、短路电流、最大转换功率、高低阻态比、可扰性参数。

　　7.2 校准前检查

　　检查被校太阳电池组件的光敏面和窗口状况,目测是否有灼烧、裂纹、隐裂、虚焊、断栅、斑点、气泡、孔洞、膜表面不均匀和划痕等影响计量性能的缺陷。必要时采用电致发光原理即EL测试方法，检查光伏组件的隐性缺陷。

　　运行太阳模拟器,使光源预热后处于稳定工作状态。

　　7.3 光电性能参数校准

　　7.3.1校准装置调整

　　将被校太阳电池组件置于太阳模拟器测试面内,使其有效光敏面位于测试平面内,并保证标准钙钛矿太阳电池与被测太阳电池组件平行共面，共面度偏差小于1 cm,平行度偏差小于 1°,并连接测试引线。开启电子负载箱和采集软件，根据标准钙钛矿电池的数据，调节太阳模拟器的电流电压参数，当标准钙钛矿电池在太阳模拟器辐照下的温度达到25 ℃,短路电流等于其标定值时，即可认为光源辐照度达到 1000 W/m2。

　　7.3.2被测样品校准

　　7.3.2.1开启并调节控温装置，恒温被校准光伏组件2h以上，保证光伏组件各区域温差控制在1 ℃范围内，并且平均温度维持在(25±1)℃。

　　分别以正扫(ISC—VOC)和反扫(VOC—ISC)方式测量光伏组件输出I—V 数据，同时测量被校准光伏组件温度和测试面内辐照度，依据 IEC60891 所述方法对测得I—V数据进行STC 修正，获得光伏组件STC下的关键光电参数。利用如下公式计算正扫和反扫条件下测得最大转换功率的偏差:

　　式中:

　　RD——正扫和反扫最大功率偏差;

　　Pr——反扫测得最大功率，W;

　　Pf——正扫测得最大功率，W。

　　如果RD 大于 0.5%，则需要增加 I—V 曲线扫描时间,直至两种扫描方式测得最大功率偏差不大于0.5%。

　　注:对于钙钛矿太阳电池组件,正扫和反扫的特性曲线可能存在很大的差别，称为迟滞效应,因此需要在数据结果中注明其扫描方向。

　　7.3.2.2测试并记录正扫和反扫所测得光电性能关键参数数据(短路电流 ISC、开路电压 VOC、最大功率PMAX)，取正扫和反扫测量结果的平均值作为单次测量结果。

　　7.3.2.3 重复7.3.2.1所述过程3次，取3次结果的平均值作为最终校准结果。

　　7.3.4高低阻态比

　　测试过程中对上电极施加测试电压，扫描过程中下电极接地，设置限制电流。在测试过程中，电压扫描顺序根据介质层的不同，采用正扫(0→+V→0→-V→0)或反扫(0→-V→0→+V→0)方式。用双通道系统数字源表系统对器件进行电流—电压(I—V)的测量，通过测量不同电压下的电流值，绘制出电流与电压之间的关系曲线，即电流—电压(I—V)特性曲线测试，进而计算器件的高低阻态比。

　　7.3.5 可扰性参数

　　对薄膜可存储钙钛矿光伏组件进行双向共 100次卷曲测试，即 50次受光面向外，50次背面向外，用红外EL测试仪测试隐裂，按公式(2)计算衰减率 。

　　k = ( Pn- P0 ) / P0 (2)

　　式中：

　　K——为功率衰减率;

　　P0——可扰性测试前的功率;

　　Pn——可扰性测试后的功率。

　　8 校准结果表达

　　校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包括以下信息：

　　a) 标题：“校准证书”;

　　b) 实验室名称和地址;

　　c) 进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);

　　d) 证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;

　　e) 客户的名称和地址; f) 被校对象的描述和明确标识;

　　g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;

　　h) 如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;

　　i) 校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;

　　j) 本次校准所用测量标准的溯源性及其有效性说明;

　　k) 校准环境的描述;

　　l) 校准结果及其测量不确定度的说明;

　　m) 对校准规范的偏离的说明;

　　n) 校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;

　　o) 校准结果仅对被校太阳电池组件有效的声明;

　　p)以及未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。

　　9 复校时间间隔

　　由于复校时间间隔的长短是由被校对象使用情况、使用者及其本身质量等诸因素所决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。 附录 A

　　校准结果内页推荐格式

　　证书编号：

　　1.校准条件：

　　扫描方向：

　　扫描区间：

　　扫描间隔：

　　样品温度：

　　有效面积：

　　2.I—V特性曲线和参数

　　以标准太阳电池组件标定太阳模拟器辐照度等效至1000 W/m2,校准被测钙钛矿太阳电池组件的I—V特性。

　　I—V 特性曲线如下图所示

　　正扫：

　　反扫：

　　关键参数如下表： 扫描类型 有效面积m2 短路电流Isc/mA 开路电压Voc/V 最大转换功率Pm/mW 正扫 反扫 平均值 转换效率 3.高低阻态比：

　　4.可扰性参数： EL结果：功率衰减：测量结果的不确定度： 附录B

　　校准原始记录内页推荐格式

　　钙钛矿太阳电池组件光电性能参数校准记录

　　记录编号 : 证书编号: 第 页 共 页

　　B.1 基本信息

　　客户名称 器件名称 型号规格 出厂编号 生产厂家 客户地址 测试地址 计量器具名称 证书编号 测量范围 证书有效期至 依据技术规范 温度 相对湿度 校准日期 校准员 核验员 B.2 光电性能参数校准数据记录B.2.1 I—V 特性数据参数

　　B.2.1.1 正扫原始数据记录表扫描方向：

　　扫描区间：

　　扫描间隔：

　　样品温度：

　　有效面积：

　　正向扫原始数据记录表

　　序号 电流I/A 电压 V/V 功率 P/W RD 1 2 3 平均值 B.2.1.2 反扫原始数据记录表扫描方向：

　　扫描区间： 记录编号 : 证书编号: 第 页 共 页

　　扫描间隔：

　　样品温度：

　　有效面积：

　　序号 电流I/A 电压 V/V 功率 P/W RD 1 2 3 平均值 正扫+反扫最大功率平均值： 转换效率：

　　B.2.2高低阻态比：

　　高阻态电压： 高阻态电流：高阻态电阻：

　　低阻态电压： 低阻态电流： 低阻态电阻：

　　B.2.3 可扰性参数：

　　EL 测试结果：隐性裂纹最大长度：

　　卷曲测试前最大功率值：

　　卷曲测试后最大功率值：

　　最大转换功率衰减率：

　　测量结果的不确定度： 附录C

　　校准结果不确定度评定示例

　　依据钙钛矿太阳电池组件光电性能参数校准规范的各项计量特性及校准条件与校准项目的规定,对太阳电池进行了校准。下面针对短路电流(ISC)、开路电压(VOC)、最大功率(PMAX)关键参数测量结果的不确定度逐一进行评定分析。

　　C.1 短路电流校准不确定度的评定建立Isc测量模型,见公式(C.1)：

　　式中:

　　ISC——被测太阳电池短路电流，mA;

　　I0——标准太阳电池在标准条件下的标定值，mA;

　　I0'——标准太阳电池在测试光源下的短路电流测量值，mA;

　　Iy——被测太阳电池在测试条件下的短路电流测量值，mA;

　　T0'——标准太阳电池温度，℃;

　　Ty——被测太阳电池温度，℃;

　　α0——标准太阳电池电流温度系数，%/℃;

　　αy——被测太阳电池电流温度系数，%/℃。

　　根据太阳电池短路电流(ISC )的影响因素,其不确定度分量包括：标准太阳电池定标引入的不确定度;太阳模拟器辐照不稳定度和不均匀度引入的不确定度;测量重复性引入的不确定度等。

　　C.1.1 标准太阳电池定标引入的不确定度u1

　　利用光谱响应度类似的标准太阳电池标定太阳模拟器的光强时，通过IEC 60904—4 所描述的DSR 方法对标准太阳电池的光谱响应度测量，其不确定度为Urel=0.9%(k=2)，则由标准太阳电池定标引入的不确定度

　　C.1.2 标准太阳电池和被校太阳电池光谱失配引入的不确定度u2

　　由于标定太阳模拟器辐照度的标准太阳电池和被校太阳电池光谱响应度不完全一致，将引入不确定度。通过光谱失配因子计算，校准要求钙钛矿太阳电池典型的失配误差小于1%，假设为均匀分布，则由标准太阳电池和被校太阳电池光谱失配引入的不确定度

　　C.1.3 太阳模拟器辐照度不稳定度引入的不确定度u3

　　目前用于校准太阳电池电性能的太阳模拟器性能等级较优，在30 min内同一工作区域重复测量，校准用太阳模拟器辐照不稳定度0.3%，为均匀分布，则由太阳模拟器

　　辐照度的不稳定度引入的不确定度

　　C.1.4 太阳模拟器辐照度不均匀度引入的不确定度u4

　　用于校准太阳电池电性能的太阳模拟器等级为AAA 级，其不均匀度优于±2%。校准用太阳模拟器辐照不均匀度为0.6%，且由于标准太阳电池与被测太阳电池面积不一致，此项因素将引入测量偏差。假设遵从均匀分布,则由太阳模拟器辐照度的不均匀度引入的不确定度

　　C.1.5 测量重复性引入的不确定度u5

　　由于目前钙钛矿太阳电池组件自身稳定性不是很理想。一般测量 3次，典型的数据为2.580A、2.600A、2.600A，根据极差法(n=3,C=1.69)，则由测量重复性引入的不确定度

　　C.1.6 温度偏差引入的不确定度u6

　　新型钙钛矿太阳电池组件,得出曲线如图C.1所示。参照正文中被测太阳电池组件的温度维持在(25±1)℃,温度偏差为 2℃,拟合后得到温度偏差引入的为不确定度u6=0.58%。

　　图C.1典型钙钛矿组件的短路电流温度变化曲线C.1.7 仪器仪表引入的不确定度u7 根据电流—电压测量仪器的量值溯源证书，其对电流测量引入的不确定度为Urel=0.3%(k=2)，则由仪器仪表引入的不确定度

　　C.1.8 合成标准不确定度

　　各不确定度分量不相关,合成公式如下：

　　短路电流测量不确定度分量汇总见表C.1。

　　表 C.1 短路电流测量不确定度分量汇总表

　　ui 不确定度来源 数值(评定方法) u1 标准太阳电池溯源 0.45%(B类) u2 光谱失配 0.58%(B类) u3 辐照度不稳定度 0.17%(B类) u4 辐照度不均匀度 0.35%(B类) u5 测量重复性 0.46%(A类) u6 温度偏差 0.58%(B类) u7 仪器仪表 0.15%(B类) 合成标准不确定度 1.12% 取k=2,则短路电流的相对扩展不确定度为：

　　Urel(Isc )=2.3%(k=2)

　　C.2 开路电压校准不确定度的评定建立VOC测量模型,见公式(C.2)：

　　VOC=[1+βx(T-25)]Vx(C.2)

　　式中:

　　VOC——被测太阳电池开路电，,V;

　　T——被测太阳电池温度，℃;

　　βx——标准太阳电池电流温度系数，%/℃;

　　Vx——被测太阳电池在测试条件下的开路电压测量值，V。

　　根据太阳电池组件开路电压(VOC)的影响因素,其不确定度分量包括：测量重复性引入的不确定度;温度控制偏差引入的不确定度;以及太阳模拟器辐照度偏差等。

　　C.2.1 测量重复性引入的不确定度u8

　　由于目前钙钛矿太阳电池组件自身稳定性不是很理想。一般测量3次,典型的数据 为1.058 V、1.059 V、1.055 V，根据极差法(n=3,C=1.69)，计算得出测量重复性引入的不确定度

　　C.2.2 温度偏差引入的不确定度u9

　　温度的影响和太阳电池开路电压的温度系数相关，得出曲线如图 C.2所示。参照正文中被测太阳电池组件的温度维持在(25±2)℃,温度偏差为2℃,拟合后由温度偏差引入的不确定度u9=0.36%。

　　图C.2 典型钙钛矿组件的开路电压随温度变化曲线

　　C.2.3 太阳模拟器辐照度偏差引入的不确定度 u10

　　引起太阳模拟器辐照度偏差的主要因素包括：太阳电池测量位置重复性以及太阳模拟器本身的辐照不均匀性和不稳定性等。借鉴传统太阳电池，开路电压在辐照度变化1%的情况下，由太阳模拟器辐照度偏差引入的不确定度u10=0.1%。

　　C.2.4 仪器仪表引入的不确定度u11

　　根据电流—电压测量仪器的量值溯源证书，其对电压测量引入的不确定度为0.2%(k=2),则由仪器仪表引入的不确定度

　　C.2.5 合成标准不确定度

　　各不确定度分量不相关,合成公式如下：

　　开路电压测量不确定度分量汇总见表 C.2

　　表C.2 开路电压测量不确定度分量汇总表 ui 不确定度来源 数值(评定方法) u8 测量重复性 0.23%(A类) u9 温度偏差 0.36%(B类) u10 辐照度偏差 0.1%(B 类) u11 仪器仪表 0.1%(B 类) 合成标准不确定度 0.45% 取k=2,则相对扩展不确定度：

　　Urel(Voc)=0.9%(k=2)

　　C.3 太阳电池最大转换功率校准不确定度的评定建立PMAX测量模型,见公式(C.3)

　　PMAX=ISC·VOC·FF=IMAX·VMAX (C.3)

　　假设电流和电压不相关,则最大功率校准的相对扩展不确定度为:

　　C.4 不确定度汇总表

　　3 项关键参数的相对扩展不确定度汇总见表C.3。

　　表C.3 3 项关键参数相对扩展不确定度汇总表 参数 相对扩展不确定度(k=2) ISC 2.3% VOC 0.9% PMAX 2.5% 附录D

　　标准光伏组件量值传递链示意图