光伏電站壽命需超20年，可靠性測試和質量保障至關重要，特別是濕氣侵入和抗紫外線（UV）輻射能力。國際電工委員會（IEC）標準（如IEC 61215）提供了室內加速老化測試指南，但挑戰在于如何關聯戶外實際工況。TOPCon技術因銀鋁（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，導致缺陷密度增加。其中美能溫濕度綜合環境試驗箱可以進行室內加速老化，滿足IEC61215等標準。本研究通過室內濕熱DH老化和紫外UV老化結合后續8個月戶外暴露，探究TOPCon、HJT、PERC組件衰減機制。

實驗方法

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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）。所有樣品初始參數均在實驗室標準測試條件（STC）下測量，涵蓋最大功率（PMPP）、開路電壓（Voc）、短路電流（Isc）等關鍵指標。

實驗室STC下測得的光伏組件參數（正面照射）及最大功率溫度系數（TCPMPP）

實驗設計

實驗流程概覽：（左）濕熱老化實驗設置；（右）紫外老化實驗設置。綠色為標準測試條件（STC），藍色為非STC測試，橙色為加速老化程序

進行濕熱DH和紫外UV兩組老化實驗。每種光伏組件取四個樣本：兩個“新”樣本（M01, M02）按IEC 61853-1標準進行STC與非STC室內特性測試；另兩個樣本（M03, M04）進行加速老化，并在老化前后進行STC測試。所有樣本隨后戶外暴露約8個月（夏季開始），期間持續監測其在MPP運行的IV曲線。

室內加速老化

濕熱老化組按 IEC 61215–2 標準，在85℃、85% RH條件下測試2000小時；紫外老化組采用改良自 IEC 61730-2 的方案，進行 60 kWh/m2 紫外劑量暴露。

戶外暴露

DH樣品安裝于德國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）。

數據處理

通過IV 曲線獲取Isc、Voc、PMPP、FF及Rs等特征參數。數據過濾至775–825 W/m2輻照度區間，歸一化至800 W/m2及42.5°C以降低測量不確定性。

濕熱老化對組件性能的影響

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DH老化實驗組件首周戶外性能（NPMPP-0），虛線箱型圖為實驗室老化樣品

室內濕熱老化測試顯示，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)的退化相對輕微（<2%?)?。

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

戶外暴露進一步揭示了濕熱老化的長期影響：TOPCon（T1）的老化樣品8個月內 PMPP持續退化達9.75%，FF 下降 9.4%，Rs 增加約 20%，EL圖像顯示其邊緣明顯暗區，印證了濕氣侵入引發腐蝕退化；HJT （H2）也因濕氣侵入導致封裝變色、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 個月后，退化程度超過室內測試結果，提示戶外復雜環境可能激活新退化機制。

紫外老化對組件性能的影響

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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。戶外暴露初期（1 周內），老化與全新樣品的 PMPP差異為 2.4%，與室內結果一致；隨著暴露延長，在自然晝夜循環下，老化樣品的Voc趨于穩定趨勢，印證了紫外退化在戶外環境中的“穩定效應”。

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，對比不同安裝方式的 TOPCon 組件發現：開放式支架安裝的 T1、T2 組件（無背部遮擋）Voc降幅達 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，需進一步研究。

本研究提出一種結合室內外測量的方法，用于探究TOPCon組件的特定衰減機制，并與異質結（HJT）和鈍化發射極背接觸（PERC）技術進行對比。組件經歷濕熱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重性及其對串聯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，同時驗證了實驗室中相當于晝夜循環的穩定化行為。

美能溫濕度綜合環境試驗箱

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美能溫濕度綜合環境試驗箱采用進口溫度控制器，能夠實現多段溫度編程，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℃）

滿足試驗標準：IEC61215、IEC61730、UL1703等檢測標準

美能溫濕度綜合環境試驗箱可以提供可靠的室內加速老化測試，符合IEC檢測標準，為精確模擬濕熱應力環境提供了保障。

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

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