澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）研究团队开发出一种面向TOPCon太阳能技术的全新电池级加速老化测试方法。

　　“传统的溶液型加速测试，例如乙酸浸泡，会施加在化学上并不真实的条件，而且往往无法复现组件层面的衰减趋势。”该研究主要作者Bram Hoex向《pv magazine》表示，“我们提出了一种具化学选择性、pH可控、基于硝酸盐的电池级老化方法，可模拟EVA封装组件内部的弱酸性环境。”

　　研究人员解释称，为加快TOPCon电池和组件稳定性的评估，业界已广泛采用溶液型老化方法，尤其是乙酸（CH₃COOH）浸泡法。尽管这些方法有助于揭示机理，但也存在局限性，因为电池两面会同时暴露在测试环境中，而且化学条件通常比EVA封装组件内部实际形成的弱酸性环境更为严苛。

　　其他替代方法，例如向电池表面喷洒氯化钠（NaCl）或碳酸氢钠（NaHCO₃）等盐类溶液，也无法复现这些更真实的条件。相比之下，硝酸盐种类天然存在，并可根据所使用阳离子的不同形成可调节的酸性环境，因此更适合用于在化学上更具相关性的加速老化测试。

　　Hoex表示：“基于这些认识，我们开发出一种基于硝酸盐的单面老化方法，即在湿热暴露前，将pH受控的污染物施加于电池正面表面。这种方法可实现对正面金属化稳定性的定向评估，并能够可靠复现组件层面的衰减趋势，从而为TOPCon太阳能电池提供一个在化学上更真实的加速测试框架。”

　　研究团队在尺寸为182毫米×183.75毫米的TOPCon太阳能电池上开展测试。这些电池基于n型直拉单晶硅片制成，采用两种正面接触方案：传统银铝（Ag/Al）浆料，以及通过激光辅助烧结工艺处理的低铝银浆（Ag/LAF）。所有电池均被切成半片，制成144片电池的组件，采用EVA封装——正面为阻紫外型，背面为透紫外型——并配有带白色网格的透明背板。

　　组件级湿热测试按照IEC TS 62782标准进行，通过测量电输出并结合电致发光成像识别衰减情况。在电池层面，加速应力测试包括在85摄氏度下浸泡于0.1M乙酸（CH₃COOH）或乙酸钠（CH₃COONa）溶液中，以及喷洒pH受控的盐溶液，随后进行85摄氏度、85%相对湿度（DH85）的湿热测试。溶液pH值在25摄氏度条件下测定，而相对酸性趋势在高温老化过程中保持不变。

　　测试前后，研究团队使用LOANA系统测量电性能，并通过BT Imaging R3系统获取光致发光图和串联电阻分布图。所有实验均设置多组重复样本，以确保结果可重复，从而对正面金属化稳定性和组件层面的衰减特征进行全面评估。

　　测试结果显示，Ag/Al和Ag/LAF电池表现出不同的衰减行为，其中Ag/LAF接触对酸性环境更为敏感，并因正面接触层剥离而出现更明显的效率和填充因子损失。

　　扫描电子显微镜（SEM）和聚焦离子束-扫描电子显微镜（FIB-SEM）分析表明，Ag/Al接触依赖铝尖峰结构和较高玻璃熔块含量，这使其具备更强的机械稳定性和更慢的衰减速度；而Ag/LAF接触则依赖银纳米颗粒（AgNPs）和富含氧化铅（PbO）的薄玻璃熔块层，这些结构在酸性或富含氯化物环境下会发生溶解。

　　此外，单面盐处理测试进一步凸显了溶液pH值及特定离子在正面接触腐蚀中的作用。测试显示，在硝酸铝（Al(NO₃)₃）和含氯盐（Cl⁻）环境下，衰减尤为严重；中性盐造成的影响较小，而酸性硝酸盐溶液则会加速PbO玻璃熔块的溶解。与此同时，采用硝酸锌（Zn(NO₃)₂）进行的电池级DH85测试，与组件层面的性能趋势表现出一致性，其中填充因子损失是主导因素。

　　Hoex表示：“我们的方法提供了一种快速且具有物理意义的筛查工具，可在进入完整组件组装和超过1000小时的长期湿热测试之前，就识别出太阳能电池阶段的可靠性风险。它能够加快金属化方案和物料清单（BOM）的优化，缩短开发时间并降低成本，同时避免因采用过于激进或缺乏代表性的加速测试而得出误导性结论。通过建立电池级测试与实际组件衰减机制之间的清晰联系，这一方法增强了对长期性能的预测能力。”

　　这一新方法已发表于《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal），论文题为《在TOPCon太阳能电池与组件中搭建电池级加速衰减与组件相关失效机制之间的桥梁》。Hoex总结称：“从根本上说，这项研究表明，经过精心设计、在化学上具相关性的电池级测试，可以在显著加快可靠性评估的同时，仍然捕捉到组件层面观察到的关键衰减路径。”