隨著 TOPCon 技術(shù)市場份額的快速增長，對其可靠性評估需求迫切。盡管早期報告認為 TOPCon 比 PERC 更可靠，但該技術(shù)在光伏組件可靠性方面經(jīng)驗不足，仍存在如 PID-p、腐蝕、UV 誘導降解等問題。「美能光伏」紫外老外試驗箱、動態(tài)載荷測試儀、溫濕度綜合環(huán)境箱等一系列可靠性檢測設(shè)備，可模擬外界的溫濕度、UV、載荷等環(huán)境因素，對TOPCon 光伏組件進行可靠性測試。

研究選擇了五種不同制造商的組件，進行了包括光穩(wěn)定化、溫度系數(shù)測定、光譜響應(yīng)、低光照行為、入射角修改器和能量評級等在內(nèi)的電氣特性測試，以及加速老化測試。

五種TOPCon光伏組件封裝材料概述

TOPCon光伏組件的特定定制老化測試序列

老化測試：包括潛在誘導退化（PID）測試、光與高溫誘導退化（LeTID）測試、濕熱（DH）測試、紫外線（UV）老化和濕度凍結(jié)（HF）測試，以及定制的機械負載（ML）測試。

PID測試根據(jù)IEC 61215-MQT21進行，持續(xù)192小時，對每種組件類型的兩個組件分別施加正負電位。

LeTID測試根據(jù)IECTS 63342進行，持續(xù)2×162小時。

DH測試根據(jù)IEC 61215進行，持續(xù)2×1000小時，并在中間進行特性測試。UV老化測試使用UV-A熒光燈作為光源，進行60 kWh/m2的前側(cè)UV照射，然后進行十次濕度凍結(jié)循環(huán)，溫度在-40℃至+85°C之間變化，相對濕度為85%RH。機械負載測試包括靜態(tài)負載測試和循環(huán)負載測試，以及熱循環(huán)測試。TOPCon光伏組件性能與能源評級

TOPCon光伏組件效率值、PMPP與標簽值偏差、能量評級結(jié)果

研究中的TOPCon組件類型3的效率最高，為22.07%，而效率最低的組件類型為21.4%。這些效率值表明TOPCon技術(shù)在效率方面具有競爭力，與PERC技術(shù)相比具有優(yōu)勢。性能與標稱值的偏差：大多數(shù)TOPCon光伏組件的初始性能測試結(jié)果低于標簽值，表明存在負偏差。這種偏差在光伏組件中是一個普遍現(xiàn)象，可能與制造公差、測試條件或行業(yè)標稱做法有關(guān)。

效率和功率輸出：揭示了TOPCon組件的效率范圍從21.4%到22.07%，表明TOPCon技術(shù)在效率方面具有競爭力。盡管存在負偏差，TOPCon組件的效率和功率輸出仍然優(yōu)于傳統(tǒng)的PERC技術(shù)。

氣候?qū)π阅艿挠绊懀?/strong>不同氣候條件下TOPCon組件的能量評級，表明氣候條件對組件的預期能量產(chǎn)出有顯著影響。溫帶沿海氣候下的能量評級最高，而亞熱帶干旱氣候下的能量評級最低，這可能與溫度、濕度、紫外線強度等因素有關(guān)。光致衰減和光與高溫誘導衰減

衰減程度：LID 和 LeTID 的影響都非常小。在 LeTID測試中，測量到的降解小于0.25%，處于測量重復性范圍內(nèi)，因此無法確定其有顯著影響。與 PERC 技術(shù)對比：這顯示出TOPCon 組件在這方面相對于基于 PERC 技術(shù)的先前組件類型具有優(yōu)勢，盡管需要指出的是，最新的 PERC 類型通常也因 LID 或 LeTID 而表現(xiàn)出非常小的降解。電位誘導衰減

TOPCon光伏組件PID測試后的PMPP退化情況

測試持續(xù)時間為192小時，對每種組件類型的兩個組件分別施加正負電位。

除組件類型5外，PID測試降解程度較小。部分TOPCon組件易受PID - p影響，與負電位觸發(fā)有關(guān)，總體上 TOPCon 組件對 PID 的敏感性和嚴重程度與 PERC 組件無明顯差異。濕熱測試

TOPCon光伏組件在DH測試后的PMPP退化情況

DH（85°C/85% RH）測試 1000 小時后，組件功率出現(xiàn)了不同程度的降解，最高可達- 2.6%。多數(shù)情況下，第二次 1000 小時的 DH 測試未導致進一步強烈降解，平均降解率為- 1.13%。

與 PERC 組件通常低于 1% 的功率降解相比，TOPCon 組件在DH老化測試中的功率降解略強，表明 TOPCon 技術(shù)在濕熱環(huán)境下的穩(wěn)定性相對較弱，濕氣對其性能產(chǎn)生了較大影響。

DH1000 和 DH2000 后的EL圖像

在 DH 老化過程中，組件類型3的電池金屬化或連接器出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，且在組件邊緣最為明顯，隨著DH老化時間增加，腐蝕程度加劇，表現(xiàn)為圖像中相應(yīng)區(qū)域的變暗。這表明濕氣從組件邊緣進入內(nèi)部，對電池金屬化或連接器產(chǎn)生腐蝕作用，驗證了濕氣侵入是導致組件老化和性能下降的重要因素。紫外老化測試

紫外線UV老化和HF測試后的PMPP

在紫外線老化過程中，組件表現(xiàn)出顯著的功率退化，某些情況下退化高達-12%。

經(jīng)過隨后的濕度凍結(jié)測試后，組件的性能有所恢復，退化程度降低到大約-3%。

UV老化和隨后的恢復形成了一個“W模式”，這表明在UV老化期間組件性能顯著下降，而在HF測試期間性能又有所回升。

UV/HF測試后的電致發(fā)光（EL）圖像UV老化測試后的EL圖像顯示了TOPCon組件對UV輻射的敏感性，以及在隨后的HF測試中性能的部分恢復。

棋盤格模式的細胞變暗和邊緣腐蝕特征表明，退化可能與組件生產(chǎn)過程中的個體細胞敏感性或濕氣侵入有關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了對TOPCon組件進行UV和HF測試的重要性，以更好地理解這些組件在實際應(yīng)用中的性能和退化行為。機械負載測試

TOPCon光伏組件在靜態(tài)機械負載測試

靜態(tài)載荷的測試結(jié)果光伏組件在靜態(tài)載荷測試后框架發(fā)生了彎曲，這表明組件在承受機械負載時，其結(jié)構(gòu)完整性受到了影響。這種彎曲可能是由于所施加的靜態(tài)負載超過了組件框架所能承受的極限，導致框架發(fā)生形變。

在TOPCon組件的設(shè)計和制造過程中考慮機械穩(wěn)定性，以確保組件能夠在實際應(yīng)用中承受預期的機械負載。

對TOPCon光伏組件進行的一系列電氣特性和加速老化測試中，強調(diào)了組件穩(wěn)定性測試的重要性。特別是，濕熱、紫外老化和機械負載測試揭示了TOPCon技術(shù)在實際應(yīng)用中可能面臨的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)。美能溫濕度綜合環(huán)境試驗箱

原文出處：Comparison of Commercial TOPCon PV Modules in Accelerated Aging Tests*

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