光伏電站壽命需超20年，可靠性測(cè)試和質(zhì)量保障至關(guān)重要，特別是濕氣侵入和抗紫外線（UV）輻射能力。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 61215）提供了室內(nèi)加速老化測(cè)試指南，但挑戰(zhàn)在于如何關(guān)聯(lián)戶外實(shí)際工況。TOPCon技術(shù)因銀鋁（Ag-Al）漿正面金屬化易受濕氣腐蝕，且SiNx鈍化層在UV下易斷裂Si-H鍵，導(dǎo)致缺陷密度增加。其中美能溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱可以進(jìn)行室內(nèi)加速老化，滿足IEC61215等標(biāo)準(zhǔn)。本研究通過室內(nèi)濕熱DH老化和紫外UV老化結(jié)合后續(xù)8個(gè)月戶外暴露，探究TOPCon、HJT、PERC組件衰減機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)方法

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樣品與分組

選取市面上常見的三種雙面光伏組件：HJT（H1、H2）、TOPCon（T1、T2、T3）及PERC（P1）。所有樣品初始參數(shù)均在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（STC）下測(cè)量，涵蓋最大功率（PMPP）、開路電壓（Voc）、短路電流（Isc）等關(guān)鍵指標(biāo)。

實(shí)驗(yàn)室STC下測(cè)得的光伏組件參數(shù)（正面照射）及最大功率溫度系數(shù)（TCPMPP）

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)流程概覽：（左）濕熱老化實(shí)驗(yàn)設(shè)置；（右）紫外老化實(shí)驗(yàn)設(shè)置。綠色為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（STC），藍(lán)色為非STC測(cè)試，橙色為加速老化程序

進(jìn)行濕熱DH和紫外UV兩組老化實(shí)驗(yàn)。每種光伏組件取四個(gè)樣本：兩個(gè)“新”樣本（M01, M02）按IEC 61853-1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行STC與非STC室內(nèi)特性測(cè)試；另兩個(gè)樣本（M03, M04）進(jìn)行加速老化，并在老化前后進(jìn)行STC測(cè)試。所有樣本隨后戶外暴露約8個(gè)月（夏季開始），期間持續(xù)監(jiān)測(cè)其在MPP運(yùn)行的IV曲線。

室內(nèi)加速老化

濕熱老化組按 IEC 61215–2 標(biāo)準(zhǔn)，在85℃、85% RH條件下測(cè)試2000小時(shí)；紫外老化組采用改良自 IEC 61730-2 的方案，進(jìn)行 60 kWh/m2 紫外劑量暴露。

戶外暴露

DH樣品安裝于德國(guó)Merdingen開放支架（30°傾角）；

UV樣品置于弗萊堡屋頂（背面遮蓋模擬單面組件）。

數(shù)據(jù)處理

通過IV 曲線獲取Isc、Voc、PMPP、FF及Rs等特征參數(shù)。數(shù)據(jù)過濾至775–825 W/m2輻照度區(qū)間，歸一化至800 W/m2及42.5°C以降低測(cè)量不確定性。

濕熱老化對(duì)組件性能的影響

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DH老化實(shí)驗(yàn)組件首周戶外性能（NPMPP-0），虛線箱型圖為實(shí)驗(yàn)室老化樣品

室內(nèi)濕熱老化測(cè)試顯示，不同類型組件的性能退化存在差異。HJT ( H1、H2 )和TOPCon(T1)的 PMPP降幅較大(2.5%-3%)，主因 FF 下降和 Rs 增加；TOPCon(T2)和 PERC(P1)的退化相對(duì)輕微（<2%?)?。

T2、H1、P1組件DH老化2000h后5個(gè)月戶外外觀檢查（可見邊緣變色與滴痕）

戶外暴露進(jìn)一步揭示了濕熱老化的長(zhǎng)期影響：TOPCon（T1）的老化樣品8個(gè)月內(nèi) PMPP持續(xù)退化達(dá)9.75%，F(xiàn)F 下降 9.4%，Rs 增加約 20%，EL圖像顯示其邊緣明顯暗區(qū)，印證了濕氣侵入引發(fā)腐蝕退化；HJT （H2）也因濕氣侵入導(dǎo)致封裝變色、Rs 上升而性能衰退。值得注意的是，部分全新組件（如 H2、P1）戶外暴露 8 個(gè)月后，退化程度超過室內(nèi)測(cè)試結(jié)果，提示戶外復(fù)雜環(huán)境可能激活新退化機(jī)制。

紫外老化對(duì)組件性能的影響

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TOPCon-T3組件首周戶外性能（NPMPP-0），虛線箱型圖為紫外老化樣品

TOPCon（T3）紫外老化測(cè)試顯示，60 kWh/m2 的紫外暴露后，組件PMPP下降 2.5%，Voc下降 1.5%，這與表面鈍化層劣化相關(guān)。戶外暴露初期（1 周內(nèi)），老化與全新樣品的 PMPP差異為 2.4%，與室內(nèi)結(jié)果一致；隨著暴露延長(zhǎng)，在自然晝夜循環(huán)下，老化樣品的Voc趨于穩(wěn)定趨勢(shì)，印證了紫外退化在戶外環(huán)境中的“穩(wěn)定效應(yīng)”。

所有TOPCon新樣品Voc在戶外暴露期間的演變（含背面遮擋差異）

此外，對(duì)比不同安裝方式的 TOPCon 組件發(fā)現(xiàn)：開放式支架安裝的 T1、T2 組件（無背部遮擋）Voc降幅達(dá) 1%，而背部遮擋的 T3 組件Voc降幅小于 0.25%，提示背部紫外輻射可能是戶外 Voc退化因素之一，需進(jìn)一步研究。

本研究提出一種結(jié)合室內(nèi)外測(cè)量的方法，用于探究TOPCon組件的特定衰減機(jī)制，并與異質(zhì)結(jié)（HJT）和鈍化發(fā)射極背接觸（PERC）技術(shù)進(jìn)行對(duì)比。組件經(jīng)歷濕熱DH或紫外UV加速老化后，與未老化樣本共同戶外暴露。該方法揭示了濕氣侵入的嚴(yán)重性及其對(duì)串聯(lián)電阻增加和填充因子降低的影響，并確定UV老化期間開路電壓（Voc）下降是性能衰退的主因，同時(shí)驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室中相當(dāng)于晝夜循環(huán)的穩(wěn)定化行為。

美能溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱

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美能溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱采用進(jìn)口溫度控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)多段溫度編程，具有高精確度和良好的可靠性，滿足不同氣候條件下的測(cè)試需求。

溫度范圍：20℃~+130℃

溫濕度范圍：10%RH~98%RH(at+20℃-+85℃）

滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：IEC61215、IEC61730、UL1703等檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

美能溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱可以提供可靠的室內(nèi)加速老化測(cè)試，符合IEC檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，為精確模擬濕熱應(yīng)力環(huán)境提供了保障。

原文參考：Combination of Indoor and Outdoor Measurements for the Identification of Degradation Trends in PV Modules

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