JJF 2318-2025 太阳电池量子效率测试仪校准规范

　　中华人民共和国国家计量技术规范

JJF 2318—2025

太阳电池量子效率测试仪校准规范

Calibration Specification for Solar Cell Quantum Efficiency

Measurement Instruments

2025-09-08发布2026-03-08实施

国家市场监督管理总局 发布

归口单位:全国光伏专用计量器具计量技术委员会

主要起草单位:福建省计量科学研究院

中国计量科学研究院

中国测试技术研究院

参与起草单位:上海市计量测试技术研究院有限公司

中国科学院电工研究所

本规范委托全国光伏专用计量器具计量技术委员会负责解释

本规范主要起草人:

罗海燕(福建省计量科学研究院)

魏 群(福建省计量科学研究院)

张俊超(中国计量科学研究院)

康张李(中国测试技术研究院)

参加起草人:

何 翔 (福建省计量科学研究院)

黄必勇 (上海市计量测试技术研究院有限公司)

姜飞飞 (中国科学院电工研究所)

目 录

引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)

1 范围…………………………………………………………………………………… (1)

2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)

3 术语和定义…………………………………………………………………………… (1)

4 概述…………………………………………………………………………………… (2)

5 计量特性……………………………………………………………………………… (2)

6 校准条件……………………………………………………………………………… (3)

7 校准项目和校准方法………………………………………………………………… (4)

8 校准结果表达………………………………………………………………………… (7)

9 复校时间间隔………………………………………………………………………… (7)

附录A 量子效率与光谱响应的换算关系…………………………………………… (8)

附录B 测试点分布…………………………………………………………………… (9)

附录C 单色光和偏置光辐照度不均匀性测量结果不确定度评定示例…………… (10)

附录D 相对光谱响应示值误差测量结果的不确定度评定示例…………………… (15)

附录E 短路电流示值误差测量结果的不确定度评定示例………………………… (18)

附录F 反射比测量示值误差测量结果的不确定度评定示例……………………… (21)

附录G 波长示值误差校准结果的不确定度评定示例……………………………… (23)

附录H 太阳电池量子效率测试仪校准原始记录推荐格式………………………… (25)

附录I 太阳电池量子效率测试仪校准证书推荐格式………………………………… (27)

Ⅰ

JJF 2318—2025

引 言

JJF 1001 《通用计量术语及定义》、 JJF 1059.1 《测量不确定度评定与表示》和

JJF 1071 《国家计量校准规范编写规则》共同构成支撑本规范编写的基础性系列规范。

本规范为首次发布。

Ⅱ

JJF 2318—2025

太阳电池量子效率测试仪校准规范

1 范围

本规范适用于波长范围为(280~1 600)nm 的太阳电池量子效率测试仪的校准。

2 引用文件

本规范引用了下列文件:

JJG 453—2003 标准色板检定规程

JJF 1150—2006 光电探测器相对光谱响应度校准规范

GB/T 2297—1989 太阳光伏能源系统术语

GB/T 6495.8—1998 光伏器件 第8部分:光伏器件光谱响应的测量

IEC 60904-2:2023 光伏器件 第2部分:光伏参考器件的要求(Photovoltaic

devices—Part 2: Requirements for photovoltaic reference devices)

IEC 60904-8:2014 光伏器件 第8部分:光伏器件光谱响应的测量[Photovoltaic

devices—Part 8: Measurement of spectral responsivity of a photovoltaic (PV)device]

IEC 61215-2:2021 地面光伏组件 设计鉴定和定型 第2部分:试验程序[Terrestrial

photovoltaic (PV) modules—Design qualification and type approval—Part 2:Test

procedures]

凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文

件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。

3 术语和定义

GB/T 2297—1989界定的以及下列术语和定义适用于本规范。

3.1 太阳电池量子效率 quantum efficiency of photovoltaic cells

某个波长的光子入射到太阳电池后产生的电子空穴对的几率。

[来源:GB/T 2297—1989,3.3]

3.2 光谱响应(光谱灵敏度) spectral response (spectral sensitivity)

各个波长上,单位辐照度所产生的短路电流密度与波长的函数关系,单位:A/W。

某个波长下光伏电池的光谱响应与量子效率的换算关系如附录A所示。

[来源:GB/T 2297—1989,3.27]

3.3 相对光谱响应(相对光谱灵敏度) relative spectral response (relative spectral

sensitivity)

以某一特定的波长(通常是以光谱响应的最大值)进行归一化的光谱响应。

[来源:GB/T 2297—1989,3.29]

3.4 小光斑测试仪 small spot instrument

单色光光斑的有效测试尺寸小于(2 cm×2 cm)且边长小于2 cm,主要用于分析

1

JJF 2318—2025

太阳电池精细结构性能的量子效率测试仪。

3.5 大光斑测试仪 large spot instrument

单色光光斑的有效测试尺寸大于或等于(2 cm×2 cm)且边长大于或等于2 cm,

根据面积大小不同,分别应用于测试标准太阳电池、单晶或多晶电池片和多结太阳电池

的量子效率测试仪。

4 概述

太阳电池量子效率测试仪是用于测量各种太阳电池的光谱响应、量子效率、反射

比、短路电流等指标的仪器,是太阳电池结构分析和电性能参数校准的重要测试设备。

其主要结构如图1所示,包括:单色光光源系统、斩波器、单色仪、滤光片轮、光强监

控探测器、偏置光光源系统、样品台、锁相放大器、前置放大器、控制系统、数据记录

和处理软件等。其主要测量原理是通过强度可调的偏置光照射太阳电池,模拟其不同的

工作状态,同时测量太阳电池在不同波长的单色光照射下产生的短路电流,从而得到太

阳电池的光谱响应。

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4

图1 太阳电池量子效率测试仪主要结构示意图

5 计量特性

太阳电池量子效率测试仪的计量特性包括:单色光辐照度不均匀性、偏置光辐照度

不均匀性、相对光谱响应测量示值误差、短路电流测量示值误差、反射比测量示值误

差、波长示值误差等。各项计量特性技术指标见表1。

表1 太阳电池量子效率测试仪主要技术指标

序号校准项目

技术指标

小光斑测试仪大光斑测试仪

1 单色光辐照度不均匀性——— 应≤10%

2 偏置光辐照度不均匀性——— 应<15%

2

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表1 太阳电池量子效率测试仪主要技术指标(续)

序号校准项目

技术指标

小光斑测试仪大光斑测试仪

3 相对光谱响应测量示值误差(400~1 000)nm:应不超过±1%;

其他波段:应不超过±3%

4 短路电流测量示值误差* ——— 应不超过±1%

5 反射比测量示值误差应不超过±3%

6 波长示值误差应不超过±2 nm

注:以上指标不用于合格性判别,仅供参考。

* 短路电流测量示值误差需在同一溯源体系中进行校准,仅针对高等级的量子效率测试仪。

6 校准条件

6.1 环境条件

6.1.1 环境温度:(20~40) ℃。

6.1.2 相对湿度:(20~80)%。

6.1.3 电源:(220 ± 22)V,频率:(50±0.5)Hz;

6.1.4 无明显机械振动,无电磁干扰,无易燃易爆和腐蚀性气体,无影响辐照度和光

谱测量的杂散光。

6.2 测量标准及其他设备

6.2.1 WPVS (World Photovoltaic Scale) 标准太阳电池

应满足IEC 60904-2:2023中规定的二级标准太阳电池的要求,为稳定的晶硅太阳

电池。其光谱响应范围通常应覆盖(300~1 200)nm,填充因子大于65%,参考

WPVS① 太阳电池的规格,电池本体包含一个电流信号输出口与一个温度信号输出口,

两个信号输出口均采用四线法引出信号。内部电池片尺寸为(20 mm×20 mm)。

6.2.2 直流数字电压表

6位半以上直流数字源表,最大允许误差不超过±0.01%。

6.2.3 I/V 变换器

变换器的负载阻值大小与短路电流的乘积应小于开路电压值的3%,并满足响应时

间要求。

6.2.4 标准探测器

已知绝对或相对光谱响应的光电探测器,测量波长范围内应有足够高的绝对光谱响

应度,较低的暗噪声,符合JJF 1150—2006中6.2.1的要求。参考IEC 60904-8:2014

中6.8建议采用硅(Si)、锗(Ge)或铟镓砷(InGaAs)光电探测器,不同的波长范围

采用覆盖该波段的探测器或探测器组合进行校准。

6.2.5 参考电池片

应为稳定的晶硅太阳电池片,依据IEC 61215-2:2021中4.19进行短路电流变化率

3

JJF 2318—2025

① C.R.Osterwald,S.Anevsky,K.Bücher,et al,The world photovoltaic scale an international reference cell calibration

program,Progress in Photovoltaics Research and Applications, vol.7,pp.287-297,1999.

测试,其短路电流变化率应不超过±1%。

6.2.6 标准白板或标准灰板

标准白板和标准灰板直径d 应不小于25 mm,应至少能覆盖积分球的出光口,其反

射比值应经计量技术机构校准,U ≤0.02 (k=2)。

6.2.7 窄带宽标准滤光片

建议峰值波长为(632.8±2.0)nm,(1 330.0±2.0)nm 的滤光片或相应波长范围

内的窄带标准滤光片,U ≤0.6 nm (k=2)。

6.2.8 标准线光谱灯源

建议特征波长为365.016 nm、435.833 nm、546.075 nm、696.543 nm和912.297 nm

的汞氩氖灯或相应波长范围内的标准线光谱灯源。

7 校准项目和校准方法

7.1 校准前检查

7.1.1 核对检查被校仪器的名称、规格型号、生产厂商、出厂编号等。

7.1.2 确认被校仪器的正常工作状态,有效测试面积以及周围环境状况等。

7.2 校准项目

7.2.1 单色光辐照度不均匀性。

7.2.2 偏置光辐照度不均匀性。

7.2.3 相对光谱响应测量示值误差。

7.2.4 短路电流测量示值误差。

7.2.5 反射比测量示值误差。

7.2.6 波长示值误差。

7.3 校准方法

7.3.1 单色光辐照度不均匀性

若被校仪器的单色光斑面积大于或等于156 mm × 156 mm,选取单色光辐照度测

试有效区域的上中下和左中右9个测试位置(典型示意图如图2所示),主要采用

WPVS标准太阳电池作为光检测器,在每个测试位置测量单色光辐照度,产生与辐照度

成正比的短路电流,用精密数字电压表记录经I-V 转化器放大后的与辐照度等效的电压

信号VMWn (n 为测试点编号),找出最大值VMWmax 和最小值VMWmin,根据公式(1)计

算单色光辐照度的不均匀性JMW:

JMW=VMWmax-VMWmin

VMWmax+VMWmin×100% (1)

式中:

JMW———单色光辐照度的不均匀性;

VMWmax———测试点中单色光电压信号最大值,mV;

VMWmin———测试点中单色光电压信号最小值,mV。

4

JJF 2318—2025

图2 光斑测试区域内9个测试位置示意图

其中作为检测器的WPVS硅太阳电池也可替换成其他符合要求的检测器。典型的

单色光评估波长为400 nm、532 nm、650 nm 和900 nm。可根据校准需求选择校准其他

波长。

若 被校仪器的单色光斑面积小于156 mm × 156 mm,则推荐采用有效感光面的边

长为待评估光斑短边边长的八分之一的检测器,可采用光阑对检测器的尺寸进行调节。

不均匀性校准采用的点数,也可在上述要求的基础上根据校准需求增加测量点进行

校准,推荐的校准点分布如附录B所示。

7.3.2 偏置光辐照度不均匀性

偏置光辐照度的不均匀性采用类似前述单色光辐照度的不均匀性校准方法进行校

准。将偏置光辐照度测试有效区域划分成9个测量位置,主要采用WPVS标准太阳电

池作为检测器,在每个测试位置测量辐照度,产生与辐照度成正比的短路电流,用精密

数字电压表记录短路电流经I-V 转化器放大后的与辐照度等效的电压信号VBWn (n 为测

试点编号),找出最大值VBWmax 和最小值VBWmin,根据公式(2)计算偏置光辐照度的不

均匀性JBW:

JBW=VBWmax-VBWmin

VBWmax+VBWmin×100% (2)

式中:

JBW———偏置光辐照度的不均匀性;

VBWmax———测试点中偏置光电压信号最大值,mV;

VBWmin———测试点中偏置光电压信号最小值,mV。

不均匀性校准采用的点数,也可在上述要求的基础上根据校准需求增加测量点进行

校准,需记录校准区域的分布情况和校准的位置。

7.3.3 相对光谱响应测量示值误差

对于只能产生小光斑单色光的仪器或工作在产生小光斑单色光状态的仪器,在其样

品台放置标准光电探测器进行相对光谱响应测量。(280~1 000)nm 波段通常采用标准

Si光电探测器,(1 000~1 600)nm 波段通常采用标准Ge光电探测器或InGaAs光电探

测器。在无偏置光照射的情况下,重复测量3次,将测量结果取算术平均值,并除以最

大值进行归一化,将其作为仪器的相对光谱响应的测量值,按公式(3)计算仪器的相

5

JJF 2318—2025

对光谱响应测量示值误差:

δSR=SR-SRs

SRs ×100% (3)

式中:

δSR———相对光谱响应测量示值误差;

SR———仪器相对光谱响应测量值,%;

SRs———标准器的相对光谱响应校准值,%。

对于大光斑的仪器,采用光谱响应测量模式,在其样品台放置WPVS标准太阳电

池进行相对光谱响应测量,在无偏置光照射的情况下,重复测量3次,将测量结果取算

术平均值,并除以最大值进行归一化,将其作为仪器的相对光谱响应的测量值,按公

式(3)计算仪器的相对光谱响应示值误差。

也可采用已知光谱响应的参考电池片进行大光斑的相对光谱响应示值误差的校准。

7.3.4 短路电流测量示值误差

采用短路电流测量模式,在其样品台放置标准太阳电池或者参考电池片, (25±1)℃时

进行测量,重复校准3次,取其算术平均值作为仪器的短路电流的校准值,按公式(4)

计算仪器的短路电流测量示值误差δIsc:

δIsc=Isc-Iscs

Iscs ×100% (4)

式中:

δIsc———短路电流测量示值误差;

Isc———仪器3次测量值的平均值,A;

Iscs ———标准太阳电池或者参考电池片的短路电流标准值,A。

7.3.5 反射比测量示值误差

经自校后的仪器,采用反射测量模式,在其样品台放置标准白板或灰板进行反射比

示值误差测量,重复测量3次,取算术平均值作为仪器的反射比测量值,按公式(5)

计算仪器的反射比测量示值误差。

δR =R-Rs (5)

式中:

δR ———反射比测量示值误差;

R———仪器3次反射比测量值的平均值;

Rs———标准白板或灰板反射比校准值。

7.3.6 波长示值误差

经自校后的仪器,采用透射测量模式,根据波长测量范围在其样品台放置特征波长

约为632.8 nm 或1 330.0 nm 的窄带标准滤光片进行波长示值误差测量,重复测量

3次,取测得波峰的波长算术平均值作为仪器的波长测量值,按公式(6)计算仪器的波

长示值误差δλ:

δλ=λ-λs (6)

6

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式中:

δλ———波长示值误差,nm;

λ———仪器3次波长测量值的平均值,nm;

λs———标准滤光片峰值波长标准值,nm。

波长示值误差也可采用标准线光谱灯源进行校准。将标准线光谱灯灯源对准仪器的

探测器接收口,采用透射率测量模式,记录仪器显示的波长示值,重复测量3次,根据

平均值计算波长示值误差。

8 校准结果表达

根据被检仪器校准结果出具校准证书,校准证书应至少应包含以下信息:

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应用有关时,应对被校准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)校准结果仅对被校准对象的有效性说明;

p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。

9 复校时间间隔

复校时间间隔由太阳电池量子效率测试仪使用情况、使用者、其本身质量等因素决

定,送检单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议仪器复校时间间隔最长

不超过12个月。

7

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附录A

量子效率与光谱响应的换算关系

某个波长下量子效率EQE(λ)与光谱响应SR(λ)的换算关系如公式(A.1)所示:

EQE(λ)= hc

e × SR(λ)

λ

? ? ??

? ? ??? ×100% (

A.1)

式中:

λ———单色光波长,m;

h———普朗克常数,J·s,6.626×10-34 J·s;

c———光速,m/s,3.0×108 m/s;

e———基本电荷,C,1.6×10-19 C。

8

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附录B

测试点分布

太阳电池量子效率测试仪的单色光和偏置光辐照度不均匀性测试根据测试面积的不

同选取不同的测试点,推荐的测试点分布如表B.1所示。

表B.1 测试点分布

序号单色光斑尺寸(方形) 测试点分布

1 d<20 mm ———

2 20 mm≤d<210 mm

3 d≥210 mm

d

d

d

9

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附录C

单色光和偏置光辐照度不均匀性测量结果不确定度评定示例

C.1 太阳电池量子效率测试仪单色光辐照度不均匀性测量结果不确定度评定

C.1.1 测量用标准器

测量用标准器为精密数字电压表,WPVS标准太阳电池。

C.1.2 测量对象

测量对象为太阳电池量子效率测试仪。

C.1.3 测量模型

太阳电池量子效率测试仪单色光辐照度的不均匀性按公式(C.1)计算:

JMW=VMWmax-VMWmin

VMWmax+VMWmin×100% (C.1)

式中:

JMW———单色光辐照度的不均匀性;

VMVmax———测试点中单色光电压信号最大值,mV;

VMVmin———测试点中单色光电压信号最小值,mV。

C.1.4 不确定度来源

不确定度来源包括:WPVS标准太阳电池检测器不稳定性引入的不确定度,位置重

复性引入的不确定度,单色光光源重复性引入的不确定度,信号采集装置引入的不确定

度,信号采集装置读数有效位数引入的不确定度,温度变化引入的不确定度。

C.1.5 标准不确定度分量的评定

C.1.5.1 WPVS标准太阳电池检测器不稳定性引入的不确定度u1

将检测器放置于高稳定度光源下,稳定30 min后,通过I-V 转化器变换后测量其

10 min内输出电压信号10次,结果如表C.1所示。

表C.1 不稳定性测量结果

序号电压信号/mV

1 19.358 4

2 19.344 7

3 19.355 6

4 19.346 2

5 19.344 3

6 19.335 5

7 19.344 6

8 19.343 8

9 19.342 6

10 19.334 2

10

JJF 2318—2025

因此,WPVS标准太阳电池检测器不稳定性引入的不确定度u1 为:

u1=Imax-Imin

Imax+Imin×100%≈0.06%

C.1.5.2 位置重复性引入的不确定度u2

由于划分区域与检测器对位有一定差异,因放置位置不同引入的不确定度估算为

u2=0.5%。

C.1.5.3 单色光光源重复性引入的不确定度u3

在10 min内,在光斑同一区域内重复测量10次,测量结果如表C.2所示。其辐照

度重复性引入的不确定度估算为u3=0.46%。

表C.2 10次测量结果

序号检测器电压信号/mV

1 0.532

2 0.535

3 0.533

4 0.529

5 0.531

6 0.529

7 0.528

8 0.528

9 0.529

10 0.528

C.1.5.4 信号采集装置溯源引入的不确定度u4,u5

信号采集装置中的数表和放大器根据上级溯源校准结果计算引入的不确定度分别为

u4=0.001%,u5=0.025%。

C.1.5.5 信号采集装置读数有效位数引入的不确定度u6

使用的信号采集装置中的数表为七位半分辨率,由其读数有效位数引入的不确定度

u6 可忽略不计。

C.1.5.6 温度变化引入的不确定度u7

在光源照射条件下,检测器受热温度变化,可能导致结果变化,探头的温度系数

约为0.05%/℃,温度变化在1 ℃ 内,变化为均匀分布,产生的不确定度约为

u7=0.05% 3 ≈0.03%。

C.1.5.7 单色光辐照度不均匀性测量的合成不确定度计算

单色光辐照度不均匀性测量的标准不确定度汇总表见表C.3。

11

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表C.3 单色光辐照度不均匀性测量的标准不确定度汇总表

序号测量不确定度来源标准不确定度符号数值/%

1 WPVS标准太阳电池检测器不稳定性引入的不确定度u1 0.06

2 位置重复性引入的不确定度u2 0.5

3 单色光光源重复性引入的不确定度u3 0.46

4 信号采集装置溯源引入的不确定度

u4

u5

0.001

0.025

5 信号采集装置读数有效位数引入的不确定度u6 ———

6 温度变化引入的不确定度u7 0.03

由于各不确定度分量彼此不相关,因此合成标准不确定度为:

uc= u21

+u22

+u23

+u24

+u25

+u26

+u27

≈0.68%

C.1.6 相对扩展不确定度

Urel=k×uc=1.36% (k=2)

Urel 取1.4%,k=2。

C.2 太阳电池量子效率测试仪偏置光辐照度不均匀性测量结果不确定度评定

C.2.1 测量用标准器

测量用标准器为精密数字电压表,WPVS标准太阳电池。

C.2.2 测量对象

测量对象为太阳电池量子效率测试仪。

C.2.3 测量模型

太阳电池量子效率测试仪偏置光辐照度的不均匀性JBW 按公式(C.2)计算:

JBW=VBWmax-VBWmin

VBWmax+VBWmin×100% (C.2)

式中:

JBW———偏置光辐射照度的不均匀性;

VMVmax———测试点中偏置光电压信号最大值,mV;

VMVmin———测试点中偏置光电压信号最小值,mV。

C.2.4 不确定度来源

不确定度来源包括:WPVS标准太阳电池检测器不稳定性引入的不确定度,位置重

复性引入的不确定度,偏置光光源重复性引入的不确定度,标准器引入的不确定度,信

号采集装置读数有效位数引入的不确定度,温度变化引入的不确定度。

C.2.5 标准不确定度分量的评定

C.2.5.1 WPVS标准太阳电池检测器不稳定性引入的不确定度u1

将检测器放置于高稳定度光源下,稳定30 min后,通过I-V 转化器变换后测量其

10 min内输出电压信号10次,结果如表C.4所示。

12

JJF 2318—2025

表C.4 不稳定性测量结果

序号电压信号/mV

1 19.358 4

2 19.344 7

3 19.355 6

4 19.346 2

5 19.344 3

6 19.335 5

7 19.344 6

8 19.343 8

9 19.342 6

10 19.334 2

因此,WPVS标准太阳电池检测器不稳定性引入的不确定度u1 为:

u1=Imax-Imin

Imax+Imin×100%≈0.06%

C.2.5.2 位置重复性引入的不确定度u2

由于划分区域与检测器对位有一定差异,因放置位置不同引入的不确定度估算为

u2=0.5%。

C.2.5.3 偏置光光源重复性引入的不确定度u3

在10 min内,在偏置光同一区域重复测量10次,测量结果如表C.5所示。其辐照

度的重复性引入的不确定度u3=0.38%。

表C.5 10次测量结果

序号检测器电压信号/mV

1 21.69

2 21.70

3 21.58

4 21.60

5 21.58

6 21.62

7 21.42

8 21.56

9 21.56

10 21.50

C.2.5.4 标准器引入的不确定度u4,u5

信号采集装置中的数表和放大器根据上级溯源校准结果计算引入的不确定度分别为

u4=0.001%,u5=0.025%。

C.2.5.5 信号采集装置读数有效位数引入的不确定度u6

使用的信号采集装置中的数表为七位半分辨率,由其读数有效位数引入的不确定度

u6 可忽略不计。

13

JJF 2318—2025

C.2.5.6 温度变化引入的不确定度u7

在光源照射条件下,检测器受热温度变化,可能导致结果变化,探头的温度系数

约为0.05%/℃,温度变化在1 ℃内,变化为均匀分布,产生的不确定度约为u7=

0.05% 3 ≈0.03%。

C.2.5.7 偏置光辐照度不均匀度测量的合成不确定度计算

偏置光辐照度不均匀度的标准不确定度汇总表见表C.6。

表C.6 偏置光辐照度不均匀度的标准不确定度汇总表

序号测量不确定度来源标准不确定度符号数值/%

1 WPVS标准太阳电池检测器不稳定性引入的不确定度u1 0.06

2 位置重复性引入的不确定度u2 0.5

3 偏置光光源重复性引入的不确定度u3 0.38

4 标准器引入的不确定度

u4

u5

0.001

0.025

5 信号采集装置读数有效位数引入的不确定度u6 ———

6 温度变化引入的不确定度u7 0.03

由于各不确定度分量彼此不相关,因此合成标准不确定度为:

uc= u21

+u22

+u23

+u24

+u25

+u26

+u27

≈0.63%

C.2.6 相对扩展不确定度

Urel=k×uc=1.3% (k=2)

14

JJF 2318—2025

附录D

相对光谱响应示值误差测量结果的不确定度评定示例

D.1 测量用标准器

测量用标准器为标准光电探测器。

D.2 测量对象

测量对象为太阳电池量子效率测试仪。

D.3 测量模型

δSR=SR-SRs

SRs ×100%

式中:

δSR———相对光谱响应测量示值误差;

SR———仪器3次相对光谱响应校准值的平均值;

SRs———标准光电探测器的相对光谱响应标准值。

D.4 不确定度来源

不确定度来源包括:重复性引入的不确定度分量,标准光电探测器的光谱响应度校

准结果引入的不确定度分量,单色仪带宽误差引入的不确定度分量,光电测量部分的非

线性引入的不确定度分量,波长误差引入的不确定度分量,杂散辐射引入的不确定度分

量,辐射源和WPVS参考太阳电池表面均匀性影响引入的不确定度分量,标准光电探

测器吸收系数引入的不确定度分量。

D.5 不确定度分量的评定

D.5.1 重复性引入的不确定度分量u1

标准光电探测器相对光谱响应度测量10次重复性引起的相对不确定度分量u1 为:

(300~400)nm:u1-1=0.58%;

(400~1 100)nm:u1-2=0.25%;

(1 100~1 600)nm:u1-3=0.35%。

D.5.2 标准光电探测器的光谱响应度校准结果引入的不确定度分量u2

根据标准光电探测器的光谱响应度校准结果的相对扩展不确定度,标准光电探测器

的光谱响应度校准结果引入的不确定度分量为u2:

u2=Urel (Ref)

k

(300~400)nm:u2-1=0.9%;

(400~1 100)nm:u2-2=0.85%;

(1 100~1 600)nm:u2-3=1.0%。

D.5.3 单色仪带宽误差引入的不确定度分量u3

当标准光电探测器和被检仪器自带参考光电探测器的光谱响应的斜率不同时,单色

仪带宽会引进误差。此项不确定度分量约为:u3=0.000 4%。

15

JJF 2318—2025

D.5.4 光电测量部分的非线性引入的不确定度分量u4

当测量装置通过对辐射源进行调制,并用锁相放大器进行测量,可减小杂散光的影

响,提高测量准确度。但锁相放大器有可能引进非线性误差。可用双孔径法对带光电二

极管的锁相放大器进行非线性测量,其非线性<0.1%,估算u4=0.1%。

D.5.5 波长误差引入的不确定度分量u5

采用特征谱线灯对单色仪的波长偏差进行标定,最大偏差0.2 nm,此项不确定度

分量为:u5=0.2%。

D.5.6 杂散辐射引入的不确定度分量u6

单色仪的杂数辐射为10-10,用截止滤光片测量单色仪的杂数辐射,在460 nm 测

量,大于此波长的杂数辐射应该更小,该项误差可忽略。通带外的杂散辐射,因采用了

调制锁相方法测量,影响也很小,误差可忽略,因此u6=0。

D.5.7 辐射源和探测器表面均匀性影响引入的不确定度u7

因为每次装调探测器的位置不同,引入误差,实际中使用重复装调的方法验证该误差。

参考JJF 1150—2006,Si光电探测器均匀性影响约为0.2%,此项不确定度分量u6=0.2%。

D.5.8 标准光电探测器吸收系数引入的不确定度分量u8

标准光电探测器吸收系数引入的不确定度分量u8 为:

(300~400)nm:u8-1=0.3%;

(400~1 100)nm:u8-2=0.2%;

(1 100~1 600)nm:u8-3=0.3%。

D.5.9 量子效率测试仪相对光谱响应度测量的不确定度分量汇总

量子效率测试仪相对光谱响应度测量的标准不确定度汇总见表D.1。

表D.1 量子效率测试仪相对光谱响应度测量的标准不确定度汇总表

序号测量不确定度来源标准不确定度符号数值/%

1 相对光谱响应度测量重复性引入的标准不确定度

u1-1 0.58

u1-2 0.25

u1-3 0.35

2 标准光电探测器的光谱响应度校准引入的标准不确

定度

u2-1 0.9

u2-2 0.85

u2-3 1.0

3 单色仪带宽误差引入的标准不确定度u3 0.000 4

4 光电测量部分的非线性引入的标准不确定度u4 0.1

5 波长误差引入的标准不确定度u5 0.2

6 杂散辐射带来的误差引入的标准不确定度u6 0

7 辐射源和参考光电探测器表面均匀性影响引入的标

准不确定度

u7 0.2

8 标准光电探测器吸收系数引起的误差引入的标准不

确定度

u8-1 0.3

u8-2 0.2

u8-3 0.3

16

JJF 2318—2025

D.6 太阳电池量子效率测试仪相对光谱响应度的合成标准不确定度计算

由于各不确定度分量彼此不相关,因此合成标准不确定度为:

uSRc= u21

+u22

+u23

+u24

+u25

+u26

+u27

+u28

结果如表D.2所示。

表D.2 相对光谱响应度的合成标准不确定度

波长范围/nm uSRc/%

300~400 1.2

400~1 100 0.96

1 100~1 600 1.1

D.6.1 相对扩展不确定度

波长(300~400)nm:Urel=2.4% (k=2);

波长(400~1 100)nm:Urel=2.0% (k=2);

波长(1 100~1 200)nm:Urel=2.2% (k=2)。

17

JJF 2318—2025

附录E

短路电流示值误差测量结果的不确定度评定示例

E.1 测量用标准器

测量用标准器为WPVS标准太阳电池。

E.2 测量对象

测量对象为太阳电池量子效率测试仪。

E.3 测量模型

δIsc=Isc-Iscs

Iscs ×100%

式中:

δIsc———短路电流测量示值误差;

Isc———仪器3次测量值的平均值,A;

Iscs ———太阳电池的短路电流校准值,A。

E.4 不确定度来源

不确定度来源包括:短路电流测量重复性引入的不确定度分量,WPVS参考太阳电

池校准引入的不确定度分量,单光仪波长准确性造成标准器测量的偏差引入的不确定度

分量。

E.5 标准不确定度分量的评定(以WPVS标准太阳电池为标准器)

E.5.1 短路电流测量重复性引入的不确定度分量u1

测量WPVS标准太阳电池短路电流6次,数据见表E.1。通过计算太阳电池量子效

率测试仪短路电流实验标准偏差作为短路电流测量重复性引入的不确定度分量u1。

表E.1 WPVS电池短路电流重复测量6次的数据

序号短路电流/mA

1 150.50

2 150.44

3 150.40

4 150.39

5 150.52

6 150.51

平均值/mA 150.46

相对标准偏差/% 0.038

测量时采用3次测量数值的平均值作为测量结果,因此由重复性引入的标准不确定

度分量u1 为:

u1=S(I) 3 =0.022%

18

JJF 2318—2025

E.5.2 WPVS标准太阳电池校准引入的不确定度分量u2

WPVS标准太阳电池溯源证书中的相对扩展不确定度为Urel=0.40% (k=2),因

此由WPVS标准太阳电池校准引入的的不确定度分量u2=0.40%

2 =0.20%。

E.5.3 单光仪波长准确性造成标准器测量的偏差引入的不确定度分量u3

根据单光仪的性能指标,其分光准确度为0.2 nm,因此需要评估单光仪波长准确

性引入的不确定度。以5 nm 为步进,每一个波长往前和往后偏移0.2 nm 引入的误差,

取两者的最大值进行评估。该项不确定度分量按均匀分布评估,该因素对WPVS短路

电流测量引入的相对不确定度分量估算为u2=0.2%。

E.5.4 量子效率测试仪短路电流示值误差测量的标准不确定度汇总

量子效率测试仪短路电流示值误差测量的标准不确定度汇总见表E.2。

表E.2 量子效率测试仪短路电流示值误差测量的标准不确定度汇总表

序号测量不确定度来源标准不确定度符号数值/%

1 短路电流测量重复性引入的不确定度分量u1 0.022

2 WPVS标准太阳电池校准引入的不确定度分量u2 0.2

3 单光仪波长准确性造成标准器测量的偏差引入的不确定度分量u3 0.2

E.6 合成标准不确定度

由于各不确定度分量彼此不相关,合成标准不确定度uIscc

采用下式计算:

uIscc = u21

+u22

+u23

≈0.28%

E.7 扩展不确定度

短路电流示值误差扩展不确定度UIsc

采用下式计算:

UIsc=uIscc ·k=0.56% (k=2)

E.8 标准不确定度分量的评定(以参考电池片为标准器)

E.8.1 短路电流测量重复性引入的不确定度分量u1

测量以参考电池片短路电流6次,数据见表E.3。通过计算太阳电池量子效率测试

仪短路电流实验标准偏差作为短路电流测量重复性引入的不确定度分量u1。

表E.3 参考电池片短路电流重复测量6次的数据

序号短路电流/A

1 8.350 8

2 8.359 0

3 8.363 6

4 8.358 5

5 8.364 5

6 8.358 0

平均值/A 8.359 1

相对标准偏差/% 0.059

测量时采用3次测量数值的平均值作为测量结果,因此由重复性引入的不确定度分

19

JJF 2318—2025

量u1 为:

u1=S(I) 3 =0.034%

E.8.2 参考电池片校准引入的不确定度分量u2

参考电池片溯源证书中的相对扩展不确定度为Urel=1.4% (k=2),因此由参考电

池片校准引入的的不确定度分量u2=1.4%

2 =0.7%。

E.8.3 单光仪波长准确性造成标准器测量的偏差引入的不确定度分量u3

根据单光仪的性能指标,其分光准确度为0.2 nm,因此需要评估单光仪波长准确

性引入的不确定度。以5 nm 为步进,每一个波长往前和往后偏移0.2 nm 引入的误差,

取两者的最大值进行评估。该项不确定度分量按均匀分布评估,该因素对WPVS短路

电流测量引入的相对不确定度分量估算为u3=0.2%。

量子效率测试仪短路电流示值误差测量的标准不确定度汇总见表E.4。

表E.4 量子效率测试仪短路电流示值误差测量的标准不确定度汇总表

序号测量不确定度来源标准不确定度符号数值/%

1 短路电流测量重复性引入的不确定度分量u1 0.034

2 参考电池片校准引入的不确定度分量u2 0.7

3 单光仪波长准确性造成标准器测量的偏差引入的不确定度分量u3 0.2

E.9 合成标准不确定度

由于各不确定度分量彼此不相关,合成标准不确定度uIscc

采用下式计算:

uIscc = u21

+u22

+u23

≈0.73%

E.10 扩展不确定度

短路电流示值误差扩展不确定度UIsc

采用下式计算:

UIsc=uIscc ·k=1.5% (k=2)

20

JJF 2318—2025

附录F

反射比测量示值误差测量结果的不确定度评定示例

F.1 测量用标准器

测量用标准器为白板标准物质。

F.2 测量对象

测量对象为太阳电池量子效率测试仪。

F.3 测量模型

δR=R-Rs

式中:

δR———反射比测量示值误差;

R———白板标准物质在被检仪器上3次反射比测量值的平均值;

Rs———白板标准物质反射比标准值。

F.4 不确定度来源

不确定度来源包括:反射比测量重复性引入的不确定度分量,标准器白板标准物质的

反射比校准结果引入的不确定度分量,以及标准白板的年变化量引入的不确定度分量。

F.5 标准不确定度分量的评定

F.5.1 反射比测量重复性引入的不确定度分量u1

测量白板标准物质在(300~1 600)nm 波长范围内反射比6次,测量结果的实验

标准偏差如表F.1所示。

表F.1 不同波长范围内反射比实验标准偏差

波长/nm 标准偏差/%

300~400 1.414

400~1 100 1.202

1 100~1 600 1.496

测量时采用3次测量数值的平均值作为测量结果,因此通过下式计算反射比测试仪

的反射比测量重复性引入的不确定度分量u1,结果如表F.2所示。

u1=S R 3

式中:

S(R)———实验标准偏差。

表F.2 不同波长范围内反射比标准不确定度分量

波长/nm u1/%

300~400 0.816

400~1 100 0.694

1 100~1 600 0.864

21

JJF 2318—2025

F.5.2 标准器白板标准物质的反射比校准结果引入的不确定度分量u2

标准器白板标准物质的反射比校准结果的扩展不确定度为U =1.0% (k=2)。校准

时直接采用标准器白板标准物质的反射比作为太阳电池量子效率测试仪的调整参考,因

此由于标准器白板标准物质的反射比引入的不确定度分量u2 为:

u2=U

k =0.5%

F.5.3 标准白板的年变化量带来的的不确定度分量u3

按JJG 453—2003中一级色板的要求,年变差应小于0.5%,按均匀分布处理,其

不确定度分量为:

u3=U

k =0.5% 3 ≈0.29%

F.5.4 反射比测量的标准不确定度汇总

反射比测量的标准不确定度汇总见表F.3。

表F.3 反射比测量的标准不确定度汇总表

序号测量不确定度来源标准不确定度符号数值/%

1 反射比测量重复性u1

(300~400)nm: 0.816

(400~1 100)nm: 0.694

(1 100~1 600)nm: 0.864

2 标准器白板标准物质的校准u2 0.5

3 标准白板年变化量u3 0.29

F.6 合成标准不确定度

由于各不确定度分量彼此不相关,合成标准不确定度uc 采用下式计算,结果如

表F.4所示。

uc= u21

+u22

+u23

表F.4 不同波长范围内反射比合成标准不确定度

波长/nm uc/%

300~400 1.00

400~1 100 0.90

1 100~1 600 1.04

F.7 扩展不确定度

扩展不确定度U 采用下式计算,结果如表F.5所示。

U =uc·k (k=2)

表F.5 不同波长范围内反射比扩展不确定度分量

波长/nm U/%

300~400 2.0

400~1 100 1.8

1 100~1 600 2.1

22

JJF 2318—2025

附录G

波长示值误差校准结果的不确定度评定示例

G.1 测量用标准器

测量用标准器为滤光片。

G.2 测量对象

测量对象为太阳电池量子效率测试仪。

G.3 测量模型

δλ=λ-λs

式中:

δλ———波长示值误差,nm;

λ———仪器3次波长测量值的平均值,nm;

λs———标准滤光片中心波长标准值,nm。

G.4 不确定度来源

不确定度来源包括:波长测量重复性引入的不确定度分量,以及滤光片校准引入的

不确定度分量。

G.5 标准不确定度分量的评定

G.5.1 波长测量重复性引入的不确定度分量u1

测量滤光片波长6次,测量结果如表G.1所示,通过下式计算太阳电池量子效率测

试仪波长测量重复性引入的不确定度分量u1。

表G.1 波长重复测量6次数据

标准值/nm 测量值/nm

1 2 3 4 5 6 均值/nm 标准偏差 /nm

632.7 631.6 631.8 632.2 631.6 631.5 631.5 631.7 0.27

u1=S(λ) 3 =0.16 nm

式中:

S(λ)———实验标准偏差。

G.5.2 滤光片校准引入的不确定度分量u2

滤光片校准证书中的扩展不确定度为U =0.5 nm (k=2),因此由滤光片校准引入

的不确定度分量u2=0.5

2 =0.25 nm。

量子效率测试仪波长示值误差测量的标准不确定度汇总见表G.2。

23

JJF 2318—2025

表G.2 量子效率测试仪波长示值误差测量的标准不确定度汇总表

序号测量不确定度来源标准不确定度符号数值/nm

1 波长测量重复性引入的不确定度分量u1 0.16

2 滤光片校准引入的不确定度分量u2 0.25

G.6 合成标准不确定度

由于各不确定度分量彼此不相关,合成标准不确定度uc 采用下式计算:

uc= u21

+u22

=0.30 nm

G.7 扩展不确定度

波长示值误差扩展不确定度U 采用下式计算:

U =uc·k=0.6 nm (k=2)

24

JJF 2318—2025

附录H

太阳电池量子效率测试仪校准原始记录推荐格式

证书编号记录编号

委托单位委托单位地址

仪器型号/规格出厂编号

光源类型制造厂

校准地点

校准依据

校准环境条件:温度 ℃ 相对湿度 %

表H.1 校准使用主要设备

序号

主标准

器名称

型号规格编号

不确定度或准确度等级

或最大允许误差

证书编号有效期至

1.外观检查:

2.单色光辐照度不均匀性:

信号/mV

3.偏置光辐照度不均匀性:

信号/mV

25

JJF 2318—2025

4.相对光谱响应示值误差:

波长/nm 标准器光谱响应校

准值/(A·W-1)

标准器相对光

谱响应值/%

被检仪器相对光谱响应测量值/%

1 2 3 平均值

示值误差/%

5.短路电流示值误差:

标准器编号

标准器

校准值/A

被检仪器短路电流测量值/A

1 2 3 平均值

示值误差/A 示值误差/%

被检仪器短路电流测量示值误差/nm

6.反射比示值误差:

波长/nm 标准值/% 测量值/%

1 2 3 平均值

示值误差/%

7.波长示值误差:

波长校准值/nm 被检仪器波长测量值/nm

1 2 3 平均值

示值误差/nm

被检仪器波长测量示值误差/nm

校准结果不确定度:

校准员 核验员 校准日期

26

JJF 2318—2025

附录I

太阳电池量子效率测试仪校准证书推荐格式

校准证书

CALIBRATION CERTIFICATE

证书编号:

Certificate No.

委 托 者

Client

委托者地址

Client address

样品名称

Name of sample

制造厂

Manufactory

型号规格

Type or size

样品编号

Number of sample

(机构校准专用章)

批 准 人:

Authorized

核 验 员:

Checked by

检 测 员:

Tested by

校准日期: 年 月 日

Date of calibration Year Month Day

27

JJF 2318—2025

本次校准所使用的主要测量设备

Main measurement equipment used in this calibration

名称

Name

型号/规格

Type or size

不确定度/准确度

Uncertainty or accuracy

证书编号

Certificate No.

溯源单位

Traceability institute

(以上测量仪器的量值溯源至国家级计量基准)

Quantity values of above measuring instrument used in this test are traced to those of the national primary standard.

校准地点及环境条件

Location and environmental condition for the calibration

地点:

Location

温度:

Temperature

相对湿度:

Relative Humidity

其他:

Others

本次校准所依据的技术规范(代号、名称):

Reference documents for the calibration (code、name)

校准数据/结果:

Data/Results of calibration

1. 单色光谱辐照度不均匀性

单位/mV

2. 偏置光谱辐照度不均匀性

单位/mV

28

JJF 2318—2025

3. 相对光谱响应测量示值误差

波长/nm

相对光谱响应度

标称值/% 测量值/%

1 2 3 测量平均值/% 示值误差/%

4. 短路电流测量示值误差

短路电流测量值/A 标准值/A 示值误差/%

1 2 3

5. 反射比测量示值误差

波长/nm

反射比/%

标称值

测量值

1 2 3

反射比/%

测量平均值示值误差

6. 波长示值误差

滤光片中心波长标准值/nm 被检仪器波长测量值/nm

1 2 3 平均值/nm 示值误差/nm

单色光辐照度不均匀性测量不确定度为:

偏置光辐照度不均匀性测量不确定度为:

相对光谱响应测量示值误差测量不确定度为:

短路电流测量示值误差测量不确定度为:

反射比测量示值误差测量不确定度为:

波长示值误差测量不确定度为: