GB-T 6494-2017 航天用太阳电池电性能测试方法

书书书犐犆犛２７．１６０；４９．１４０犉１２；犞７６中华人民共和国国家标准犌犅／犜６４９４ — ２０１７代替ＧＢ／Ｔ６４９４ — １９８６航天用太阳电池电性能测试方法犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋犿犲狋犺狅犱犳狅狉犲犾犲犮狋狉犻犮犪犾犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犪犲狉狅狊狆犪犮犲狊狅犾犪狉犮犲犾犾狊２０１７  １１  ０１发布２０１８  ０５  ０１实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布书书书前　　言　　本标准按照ＧＢ／Ｔ１．１ — ２００９给出的规则起草。本标准代替ＧＢ／Ｔ６４９４ — １９８６《航天用太阳电池电性能测试方法》。本标准与ＧＢ／Ｔ６４９４ — １９８６相比主要技术变化如下： ——— 调整了标准的适用范围，明确了对单结和多结砷化镓太阳电池电性能测试的适用（见第１章，１９８６年版的第１章）； ——— 删除了室外阳光下的电性能测试方法、从非标准测试条件换算到标准测试条件、太阳电池电流和电压温度系数的测量、太阳电池内部串联电阻的测量、ＡＭ０标准太阳光谱辐照度数据（见１９８６年版的第４章、附录Ａ、附录Ｂ、附录Ｃ和附录Ｄ）； ——— 完善了太阳电池测试光源的性能要求和测评方法（见４．２．２和附录Ａ，１９８６年版的３．１和附录Ｆ）； ——— 调整了数据处理和测试报告要求（见第９章、第１０章，１９８６年版的２．６）； ——— 增加了术语（见第３章）； ——— 增加了多结砷化镓太阳电池光谱失配误差修正方法（见附录Ｂ）； ——— 增加了多结砷化镓太阳电池标准电池的组成与结构要求（见４．２．３）； ——— 增加了多结太阳电池电性能测试系统要求（见４．２．４）； ——— 增加了多结太阳电池电性能测试方法（见第８章）。本标准由中国航天科技集团公司提出。本标准由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ４２５）归口。本标准起草单位：上海空间电源研究所、北京东方计量测试研究所、中国电子科技集团公司第十八研究所。本标准主要起草人：陆剑峰、肖志斌、倪家伟、杨亦强、张于、池卫英、王佳禹、徐建文、瞿轶、谭雪雁。本标准所代替标准的历次版本发布情况为： ——— ＧＢ／Ｔ６４９４ — １９８６。 Ⅰ 犌犅／犜６４９４ — ２０１７引　　言　　电性能是表征太阳电池产品性能优劣的关键技术指标。在单体太阳电池伏安特性测试中形成的不确定度通过大量叠加，将对太阳电池阵的设计、制造和运行产生严重的影响。随着我国航天产业的发展，越来越多的研究机构与企业加入航天用高效太阳电池的开发，需要针对航天用太阳电池电性能测试进行统一的规范，从而保证不同单位之间在测试手段上的一致性和测试结果的可比性，促进行业发展，保障型号应用。本标准所涉及的太阳电池电性能测试方法已在载人飞船、深空探测器、各种高中低轨道卫星等型号上得到成功验证和应用。本标准对航天用太阳电池的电性能测试具有积极的指导作用。 Ⅱ 犌犅／犜６４９４ — ２０１７航天用太阳电池电性能测试方法１　范围本标准规定了航天用太阳电池在地面模拟光源下电性能测试的要求和方法。本标准适用于航天用太阳电池的电性能测试，包括单晶硅太阳电池、单结和多结砷化镓太阳电池（包括ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｇｅ三结太阳电池、ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ａｓ三结太阳电池和ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／Ｉｎ０．５８Ｇａ０．４２Ａｓ四结太阳电池等）。２　规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ＧＢ／Ｔ２２９７　太阳光伏能源系统术语ＧＢ／Ｔ６４９６ — ２０１７　航天用太阳电池标定方法ＩＳＯ１５３８７　航天系统　单结太阳电池　测量与标定程序（Ｓｐａｃｅｓｙｓｔｅｍｓ — Ｓｉｎｇｌｅｊｕｎｃｔｉｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ — Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ）３　术语和定义ＧＢ／Ｔ２２９７界定的以及下列术语和定义适用于本文件。３．１标准子太阳电池　狊狋犪狀犱犪狉犱犮狅犿狆狅狀犲狀狋狊狅犾犪狉犮犲犾犾用规定的方法制作，具有与被测多结太阳电池中相应子电池相同的相对光谱响应，采用规定的标定方法标定过的，用于多结太阳电池电性能测试时太阳模拟器相应波段辐照度的设定的太阳电池。３．２工作电流　犾狅犪犱犮狌狉狉犲狀狋指定电压下的电流值。４　一般要求４．１　标准测试条件４．１．１　标准测试光谱为ＡＭ０，一个太阳常数，标准辐照度为１３６７Ｗ／ｍ２。ＡＭ０标准阳光光谱辐照度分布曲线如图１所示，光谱辐照度数据按照ＧＢ／Ｔ６４９６ — ２０１７的附录Ｂ。１犌犅／犜６４９４ — ２０１７图１　犃犕０标准光谱辐照度分布曲线４．１．２　标准测试温度为２５℃±１℃ 。４．２　测量仪器与设备４．２．１　通用要求测量仪器与装置应符合相关计量标准要求，经检定合格并在有效期内。４．２．２　测试光源４．２．２．１　一般要求航天用太阳电池电性能测试光源应是太阳模拟器。进行多结太阳电池电性能测试时，太阳模拟器应能对匹配被测多结太阳电池光谱响应的辐照度和光谱分布进行分别调节。４．２．２．２　总辐照度太阳模拟器的总辐照度应至少在０．８个～１．２个太阳常数的范围内连续可调。４．２．２．３　性能等级太阳模拟器的ＡＭ０标准光谱失配误差、辐照度不均匀度及辐照度不稳定度的测试方法应符合附录Ａ的要求，并均应满足附录Ａ中Ａ级太阳模拟器的要求。单晶硅太阳电池和单结砷化镓太阳电池测试用太阳模拟器光谱失配误差评价范围为３５０ｎｍ～１１００ｎｍ，多结砷化镓太阳电池测试用太阳模拟器光谱失配误差评价范围为３５０ｎｍ～１８００ｎｍ。４．２．３　标准太阳电池４．２．３．１　标准太阳电池的组成单晶硅太阳电池和单结砷化镓太阳电池等单结电池标准电池仅包含整体电池；ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｇｅ、ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ａｓ、ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／Ｉｎ０．５８Ｇａ０．４２Ａｓ等多结电池标准电池则应包含各结子电池。２犌犅／犜６４９４ — ２０１７４．２．３．２　标准太阳电池的结构标准太阳电池应与待测太阳电池具有相同的结构，经过相对光谱响应测试验证，标准电池与待测电池或待测电池对应部分应具有相对一致的光谱响应。４．２．３．３　标准太阳电池的选择、封装、标志、标定及维护标准太阳电池的选择、封装、标志、标定及维护应按ＩＳＯ１５３８７等相关标准执行。４．２．４　测试系统测试系统是指包括软、硬件在内的太阳电池电性能数据采集和处理系统，测试系统的具体要求如下：ａ）　太阳电池电性能测试在专门的测试平台上进行，测试平台应具有负压吸附和控温能力，测试平台应内置测温探测器，探测器应尽量靠近被测太阳电池，测试平台与太阳电池的引线连接方式应采用四线制法；ｂ）　电压、电流最大允许测试误差应不超过 ±０．１％；ｃ）　测试系统温度测试误差应不超过 ±０．５℃ ；ｄ）　测温系统的温度采样周期应不超过０．５ｓ。５　测试项目航天用太阳电池电性能测试项目应包括：ａ）　开路电压犞ｏｃ；ｂ）短路电流犐ｓｃ；ｃ）工作电流犐Ｌ；ｄ）最佳功率点电压犞ｍ；ｅ）最佳功率点电流犐ｍ；ｆ）最佳输出功率犘ｍ；ｇ）光电转换效率犈ｆｆ；ｈ）填充因子犉犉；ｉ）伏安特性曲线。６　测试原理航天用太阳电池分为单结太阳电池和多结太阳电池。前者是指包括单晶硅太阳电池和单结砷化镓太阳电池在内，采用单ＰＮ结结构的太阳电池；后者是指包括ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｇｅ、ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ａｓ、ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／Ｉｎ０．５８Ｇａ０．４２Ａｓ在内，采用多ＰＮ结结构的太阳电池。航天用太阳电池电性能测试是通过太阳模拟器模拟空间中的太阳光照条件，利用标准电池校调