今年7月份，RETC发布的2024 年光伏测试实验室的结果引起了人们对一些 n 型 TOPCon 和 HJT 组件中紫外线诱导降解 （UVID） 的担忧。可再生能源测试中心 （RETC） 的“光伏组件指数报告”指出，40% 的测试组件在紫外线测试后表现出至少 5% 的性能损失。

　　10月，加利福尼亚州的 Kiwa PVEL实验室进一步在 120 kWh/m²的暴露下进行了光伏组件紫外线测试，并报告了一些n型TOPCon组件高达16.6%的性能损失。该实验室的销售和营销副总裁 Tristan Erion-Lorico 表示，根据案例的表现，第一年后的功率损耗最高为1%，之后为0.4%，预计组件在40年里最高将有16.6%的功率损耗。

　　测试程序还发现了大量对 UVID 更具适应力的组件。在此前RETC测试的组件中，40%的组件功率损耗低于2%，而Kiwa PVEL 测试的组件中约有一半的功率损耗低于3%。毫无疑问，这些结果需要更仔细地研究光伏组件中紫外线诱导的退化、导致退化的机制以及如何避免它。

　　紫外线加速测试

　　紫外线测试长期以来一直是光伏组件测试的标准程序，由于光伏组件的封装或胶带风化而导致的性能损失在老一代光伏组件中很常见，但随着封装技术的进步很快就解决了这个问题。

　　此后，由于很少有组件再遇到与紫外线相关的问题，测试重点转移到了当时更紧迫的问题上，IEC太阳能组件标准中也仅规定15 kWh/m² 的紫外线辐照测试，用来淘汰表现最差的太阳能组件。

　　然而近年来，UVID衰减现象又再次出现了，使用多种材料的薄沉积层技术似乎使TOPCon和HJT组件变得容易受到影响。

　　“我们从研究界得到的反馈表明，对于这些更精细的电池结构，紫外线是一个更重要的因素。”Erion-Lorico 说。“因此紫外线测试被重新引入扩展可靠性测试，包括Kiwa PVEL的PQP测试。”

　　通过加速紫外线测试来准确预测30年内对光伏组件的影响是一个重大挑战。根据Erion Lorico的估计，目前测试速度最多可以加快约五倍，即在紫外线测试室中放置一整年相当于在现场安装五年。他解释说，紫外线测试需要能考虑实际场景的结果，因此不能简单的加大紫外线辐照，在考虑实际场景的情况下，进一步加速紫外线测试将使得结果变得不可靠。”

　　例如，实际场景中不同地理位置的紫外线强度不同，根据中东太阳能行业协会的数据，安装在迪拜的组件所受到的紫外线照射是柏林的5.4倍。

　　另外，此前9月份RETC首席执行官Cherif Kedir在网络研讨会上曾指出，紫外线衰减是一种累积效应，即使测试表明组件容易受到紫外线损伤，但仍然需要长期观察来表明随时间的变化。

　　“我们正在尝试进行长期的紫外线暴露，看看光伏组件是否每年都在退化，”Kedir补充说，“另一个未知数是，即使是低水平的紫外线退化是否会触发其他退化机制。“这些都是行业还不清楚的问题，目前正在进行大量研究。”

　　紫外线衰减机制和应对措施

　　Kiwa PVEL 的高级工程师Archana Sinha 多年来一直在研究紫外线对太阳能电池的影响，她表示，“目前已经确定存在多种降解机制，部分机制衰减更强，而有些部分是可逆的。”

　　Sinha 和其他研究人员的工作揭示了由紫外线导致的三种主要降解机制，与电池结构和组件封装的复杂性有关。

　　Sinha 解释说，对UVID的敏感性与太阳能电池内各层的材料和厚度有关，较薄的镀膜层和某些材料，如折射率小于2.29的氮化硅，表现出更高的紫外线透明度。这意味着它们会通过更多的光线和紫外线，一旦进入电池，短波长紫外光就有足够的能量打破硅和氢之间的化学键，破坏电池钝化并降低电池的效率。

　　另外电池本身的质量也起着重要作用，Sinha说：“如果它本身的基层中就存在更多的缺陷，那么它就会加速退化。”

　　在减少这些衰减机制的影响方面，有三种可能的解决途径。

　　前两种方法主要通过防止紫外线光子到达电池，要么采用低紫外线透射的光伏玻璃，要么使用特定的封装材料来阻挡紫外线或将紫外线光子“降档”为可见光，第三种选择则是从电池本身设计角度出发。

　　例如，中国封装材料供应商赛伍技术为HJT组件开发了一种防紫外线封装材料，它是一种光转换膜（LCF），于2023年推出市场，名为Raybo，该光转膜在玻璃和组件之间形成了一层薄膜，可以吸收紫外线光子，并将紫外线降低为破坏性较小的蓝光，在降低紫外线降解机制的同时，带来更高的光转换效率。

　　例如，中国光伏组件制造商华晟在其最新的 HJT 组件中使用 LCF，并指出，采用LCF所涉及的额外成本（比标准封装胶高出约 0.50 美元/m²）在很大程度上被光转膜带来的更高转换效率所抵消。

　　华晟欧洲业务总监 Christian Comes 表示，“目前，我们没有看到紫外线对电池层面带来的衰减机制，LCF 已被证明寿命长，并且可以很好地减轻紫外线对电池的影响。因此，LCF是我们目前确保抵抗紫外线衰减和耐用性的主要策略。”

　　另外，赛伍技术的一位代表还表示，该公司还在为 TOPCon 电池开发 LCF 解决方案，但在封装上需要不同的配方，因为 TOPCon 电池对腐蚀更敏感，并指出 TOPCon 客户往往对成本更敏感。

　　电池层面的解决方案

　　TOPCon 生产商似乎有更多机会在电池设计上解决这个问题，这也是组件测试专家喜欢的方法。“我对没有表现出易感性的电池会感觉舒服得多，”RETC 的 Kedir 说。“从根源上解决问题总是更好，而且总是更便宜，因为胶膜会增加成本。”

　　在同一次光伏杂志网络研讨会上，天合光能产品经理Ling Zhuang指出，该公司的Vertex TOPCon组件经过RETC的紫外线测试，将组件暴露在220kWh/m²的紫外线下后，正面性能下降了1.44%，背面性能下降了1.06%。在中国CGC的进一步测试中，这些组件暴露在300 kWh/m²的紫外线下，正面功率下降1.64%，背面功率下降1.26%。她指出，经过紫外线测试周期后，该组件还通过了绝缘和湿漏电流测试。

　　Zhuang 将这种出色的表现归功于电池生产过程中精密的工艺设计、控制和监控。她进一步解释说，天合光能的钝化结构确保了低自吸收性，使紫外线光子造成伤害更低。

　　另外，还使用精密的测量来控制钝化层的厚度。

　　庄解释说，一些制造商使用每个电池的平均薄膜厚度进行计算，但天合光能是根据每个电池上几个选定点测量的厚度进行计算的，以确保更好的均匀性。她补充说，仔细监测电池生产过程是在生产中发现潜在问题的关键，以免影响大量设备。她说：“我们应用了智能信息管理……来监控整个过程并发现潜在的问题。”

　　行业专家一致认为，尽管UVID影响可以在电池生产过程中得到一定控制，但并非所有太阳能制造商都采取了如此谨慎的方法。Kiwa PVEL的Erion Lorico表示：“我们看到了一系列测试结果，当然不是说TOPCon不可靠，但制造商及其客户需要意识到这里的风险。”

　　UVID衰减的恢复策略

　　研究人员观察到，当放置在特定条件下时，太阳能电池可以恢复 UVID 损失的一些性能。在这方面做更多的工作可能有助于为已经出厂的组件创建解决方案。

　　Sinha 说：“如果我们能够制定有助于缓解这些问题的恢复策略，我们会将这些反馈提供给上游和下游合作伙伴。

　　德国研究机构 Fraunhofer ISE 2024 年的一项研究报告称，在湿度冻结测试后，UVID 有所恢复。

　　Kiwa PVEL目前也在研究UVID衰减后的恢复机制，并且已获得美国能源部 DuraMAT 联盟的资助，用于对 UVID 进行为期两年的研究。

　　“我认为我们将看到一些可以在现场使用的恢复机制，但毫无疑问的是，电池已经受损退化的部分无法改变。”Erion-Lorico 说。