當前光伏產業正快速轉向n型硅電池技術（如n-PERT、TOPCon、SHJ等結構），實驗室研究表明該類電池可能對紫外誘導衰減（UVID）更為敏感，而現行IEC標準中紫外測試劑量（15 kWh/m2，約戶外2-3個月暴露量）嚴重不足，導致長期紫外衰減風險無法在認證階段被有效評估，美能溫濕度綜合環境試驗箱專為驗證評估組件或材料的可靠性，能達到快速升溫降溫，提升測試效率，滿足IEC61215、ISOS等標準。

本研究通過對一處出現異常功率衰減（~2%/年）的戶外n-PERT電站進行系統分析，結合電學表征（EL、PL、IV 等）與材料檢測（SEM、EDS 等），不僅確認了UVID導致的表面復合損失，還揭示了金屬化漿料成分差異引發的串聯電阻升高問題。通過設計超越現行標準的加速測試（紫外劑量提升至67.5 kWh/m2，并結合濕熱應力），成功復現了戶外衰減現象，明確了紫外與濕熱的協同放大效應，為修訂更嚴格、更貼近實際環境的組件測試標準提供了關鍵科學依據。

實驗方法

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實驗室測試選取兩類組件：選取2個未戶外備用組件、2個功率接近戶外IV曲線中位數的組件、2個功率接近下 10 百分位的組件（單晶組件戶外實測功率四分位距為中位數的 1.1%），采用多尺度表征方法：

電性能分析：IV測試、Suns-Voc（在 22.9℃±0.8℃、200-1000 W/m2 輻照度下測試，分析 Isc、Voc、FF、Pmp 等參數）、EL/PL成像（EL 成像在 8.9A（額定 Isc）與 10% Isc 下進行，PL 成像采用 808nm 激光（1 個太陽等效），均通過高分辨率 CCD 相機采集并拼接）、EQE測量（通過 “遮擋測試電池 + 照射其他電池” 實現無損測量（310-1195nm 波段））和DLIT熱成像（施加 8.9A 方波脈沖（0.1Hz，50% 占空比），用相機捕捉熱分布，定位高 Rs 區域）

材料表征：SEM-EDS觀察柵線形貌和分析元素組成（如 Zn、Pb 含量），XPS分析鈍化層化學狀態，FTIR和HPLC檢測封裝材料老化產物

加速測試：對備用組件進行分區紫外輻照（15-405 kWh/m2），隨后進行1000小時、85°C/85%RH濕熱測試

界面分析：使用SSRM和AFM對Ag/Si界面進行納米級電接觸表征

戶外組件雙重衰減機制

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戶外組件 IV、EQE、EL 及 DLIT

電性能測試顯示所有戶外組件均出現Isc和Voc下降，同時伴隨藍光EQE損失，表明存在表面復合。部分組件還出現FF顯著降低，DLIT顯示這些組件特定區域發熱異常，指向局部串聯電阻升高。通過單二極管模型解耦分析，表面復合貢獻約1.32-1.50%/年功率損失，串聯電阻升高貢獻0.03-1.54%/年。

金屬化漿料成分的關鍵影響

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不同 Rs 電池性能對比

單柵線PL、EL圖像、柵線與Rs關聯及Zn檢測

SEM-EDS分析揭示，高串聯電阻電池的柵線材料中缺乏鋅元素，而正常電池則含有鋅和鉛。SSRM進一步證實高阻電池的Ag/Si界面存在廣泛接觸不良。光學顯微鏡還發現，高阻電池的柵線寬度比正常電池寬約20%，表明漿料成分差異影響了印刷形態和接觸特性。

紫外加速測試復現表面衰減

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UV應力下電池Pmp跟蹤

備用組件UV前后性能

當紫外劑量達到67.5 kWh/m2時開始出現可測量功率損失，遠高于現行IEC標準要求的15 kWh/m2。在累計405 kWh/m2劑量下，功率損失穩定在6.1%左右，與戶外組件的表面復合損失程度相當。EQE顯示明確的藍光損失特征，成功復現了戶外衰減模式。

紫外與濕熱的協同放大效應

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不同應力對電池的影響

單獨濕熱測試對未紫外暴露電池影響甚微，但對先前紫外暴露的電池卻引發災難性串聯電阻升高，導致額外29%的功率損失。FTIR和HPLC分析表明，紫外暴露區域的乙酸濃度是非暴露區域的6倍，證實紫外輻射通過Norrish II型反應促進了EVA的脫乙酰化，產生的乙酸腐蝕柵線界面，顯著提升了接觸電阻。

本研究明確了戶外n-PERT組件的兩種核心降解路徑：UVID 導致的表面復合損耗（EQE 藍光下降），及柵線無 Zn 引發的 Rs 升高。加速試驗證實：需 67.5 kWh/m2 的 UV 劑量（IEC 標準的 4.5 倍）才能復現表面復合損耗；UV 與濕熱存在協同作用，乙酸是加劇 Rs 升高的關鍵介質；n-PERT 電池的 UVID 敏感性并非源于電池類型，而是鈍化層、銀漿料等設計因素。研究結果為制定“更長 UV 暴露 + 復合應力”的新認證標準提供了數據支撐，同時強調需深入理解 UVID 與協同應力的作用機制，以提升 N 型組件的長期可靠性。

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通過精確控制紫外輻照劑量與85°C/85%RH的濕熱環境，成功復現了戶外光伏組件的嚴重功率衰減，揭示了紫外與濕熱應力的協同放大效應，證實紫外預處理會急劇加劇后續濕熱對柵線接口的腐蝕，為制定更精準預測組件長期可靠性的測試標準提供了關鍵依據。

原文參考：UV+Damp Heat Induced Power Losses in Fielded Utility N-Type Si PV Modules