不同制造商TOPCon光伏组件的老化测试：性能、稳定性与可靠性

随着 TOPCon 技术市场份额的快速增长，对其可靠性评估需求迫切。尽管早期报告认为 TOPCon 比 PERC 更可靠，但该技术在光伏组件可靠性方面经验不足，仍存在如 PID-p、腐蚀、UV 诱导降解等问题。「美能光伏」紫外老外试验箱、动态载荷测试仪、温湿度综合环境箱等一系列可靠性检测设备，可模拟外界的温湿度、UV、载荷等环境因素，对TOPCon 光伏组件进行可靠性测试。

研究选择了五种不同制造商的组件，进行了包括光稳定化、温度系数测定、光谱响应、低光照行为、入射角修改器和能量评级等在内的电气特性测试，以及加速老化测试。

五种TOPCon光伏组件封装材料概述

TOPCon光伏组件的特定定制老化测试序列

老化测试：包括潜在诱导退化（PID）测试、光与高温诱导退化（LeTID）测试、湿热（DH）测试、紫外线（UV）老化和湿度冻结（HF）测试，以及定制的机械负载（ML）测试。

PID测试根据IEC 61215-MQT21进行，持续192小时，对每种组件类型的两个组件分别施加正负电位。

LeTID测试根据IECTS 63342进行，持续2×162小时。

DH测试根据IEC 61215进行，持续2×1000小时，并在中间进行特性测试。UV老化测试使用UV-A荧光灯作为光源，进行60 kWh/m²的前侧UV照射，然后进行十次湿度冻结循环，温度在-40℃至+85°C之间变化，相对湿度为85%RH。机械负载测试包括静态负载测试和循环负载测试，以及热循环测试。TOPCon光伏组件性能与能源评级

TOPCon光伏组件效率值、PMPP与标签值偏差、能量评级结果

研究中的TOPCon组件类型3的效率最高，为22.07%，而效率最低的组件类型为21.4%。这些效率值表明TOPCon技术在效率方面具有竞争力，与PERC技术相比具有优势。性能与标称值的偏差：大多数TOPCon光伏组件的初始性能测试结果低于标签值，表明存在负偏差。这种偏差在光伏组件中是一个普遍现象，可能与制造公差、测试条件或行业标称做法有关。

效率和功率输出：揭示了TOPCon组件的效率范围从21.4%到22.07%，表明TOPCon技术在效率方面具有竞争力。尽管存在负偏差，TOPCon组件的效率和功率输出仍然优于传统的PERC技术。

气候对性能的影响：不同气候条件下TOPCon组件的能量评级，表明气候条件对组件的预期能量产出有显著影响。温带沿海气候下的能量评级最高，而亚热带干旱气候下的能量评级最低，这可能与温度、湿度、紫外线强度等因素有关。光致衰减和光与高温诱导衰减

衰减程度：LID 和 LeTID 的影响都非常小。在 LeTID 测试中，测量到的降解小于0.25%，处于测量重复性范围内，因此无法确定其有显著影响。与 PERC 技术对比：这显示出 TOPCon 组件在这方面相对于基于 PERC 技术的先前组件类型具有优势，尽管需要指出的是，最新的 PERC 类型通常也因 LID 或 LeTID 而表现出非常小的降解。电位诱导衰减

TOPCon光伏组件PID测试后的PMPP退化情况

测试持续时间为192小时，对每种组件类型的两个组件分别施加正负电位。

除组件类型5外，PID测试降解程度较小。部分TOPCon组件易受PID - p影响，与负电位触发有关，总体上 TOPCon 组件对 PID 的敏感性和严重程度与 PERC 组件无明显差异。湿热测试

TOPCon光伏组件在DH测试后的PMPP退化情况

DH（85°C/85% RH）测试 1000 小时后，组件功率出现了不同程度的降解，最高可达- 2.6%。多数情况下，第二次 1000 小时的 DH 测试未导致进一步强烈降解，平均降解率为- 1.13%。

与 PERC 组件通常低于 1% 的功率降解相比，TOPCon 组件在DH老化测试中的功率降解略强，表明 TOPCon 技术在湿热环境下的稳定性相对较弱，湿气对其性能产生了较大影响。

DH1000 和 DH2000 后的EL图像

在 DH 老化过程中，组件类型3的电池金属化或连接器出现腐蚀现象，且在组件边缘最为明显，随着DH老化时间增加，腐蚀程度加剧，表现为图像中相应区域的变暗。这表明湿气从组件边缘进入内部，对电池金属化或连接器产生腐蚀作用，验证了湿气侵入是导致组件老化和性能下降的重要因素。紫外老化测试

紫外线UV老化和HF测试后的PMPP

在紫外线老化过程中，组件表现出显著的功率退化，某些情况下退化高达-12%。

经过随后的湿度冻结测试后，组件的性能有所恢复，退化程度降低到大约-3%。

UV老化和随后的恢复形成了一个“W模式”，这表明在UV老化期间组件性能显著下降，而在HF测试期间性能又有所回升。

UV/HF测试后的电致发光（EL）图像UV老化测试后的EL图像显示了TOPCon组件对UV辐射的敏感性，以及在随后的HF测试中性能的部分恢复。

棋盘格模式的细胞变暗和边缘腐蚀特征表明，退化可能与组件生产过程中的个体细胞敏感性或湿气侵入有关。这些发现强调了对TOPCon组件进行UV和HF测试的重要性，以更好地理解这些组件在实际应用中的性能和退化行为。机械负载测试

TOPCon光伏组件在静态机械负载测试

静态载荷的测试结果光伏组件在静态载荷测试后框架发生了弯曲，这表明组件在承受机械负载时，其结构完整性受到了影响。这种弯曲可能是由于所施加的静态负载超过了组件框架所能承受的极限，导致框架发生形变。

在TOPCon组件的设计和制造过程中考虑机械稳定性，以确保组件能够在实际应用中承受预期的机械负载。

对TOPCon光伏组件进行的一系列电气特性和加速老化测试中，强调了组件稳定性测试的重要性。特别是，湿热、紫外老化和机械负载测试揭示了TOPCon技术在实际应用中可能面临的稳定性挑战。美能温湿度综合环境试验箱

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

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