在光伏應用中，額定功率相同的不同類型晶硅組件在實際運行中發電量存在差異，這一現象對新興TOPCon與傳統PERC技術的性能評估提出了迫切需求。由于缺乏TOPCon組件長期戶外發電的充分數據，其在實際環境下的發電性能尚不明確，這給技術選型和市場推廣帶來了挑戰。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IEC 61215、IEC 60904等標準。

本研究通過系統的室內測試與戶外實證相結合的方法，首先在嚴格控制的環境下測量了TOPCon與PERC組件在不同輻照度和溫度下的電性能，發現二者性能比隨輻照變化的趨勢存在顯著差異；隨后在中國綏化光伏電站進行了全年發電量監測，驗證了TOPCon組件2.92%的發電增益；最后創新性地建立了效率-串聯電阻理論模型，首次從物理機制上揭示了組件效率隨輻照波動的根本原因，為組件制造工藝改進和性能提升提供了科學依據。

實驗與方法

Millennial Solar

測試樣本與設備

兩類組件在標準測試條件下的典型參數

PERC組件：由兩個并聯子串組成，每個子串包含75片3分切太陽能電池（尺寸 210 mm×70 mm），呈串聯連接。

TOPCon組件：由兩個并聯子串組成，每個子串包含72片半切太陽能電池（尺寸 158.75 mm×79.375 mm），呈串聯連接。

結構上，兩類組件均采用“頂部玻璃 - 乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚物（EVA）- 太陽能電池 - EVA - 底部玻璃基板”的封裝形式。

核心設備：使用符合IEC 60904-9標準的AAA級太陽能模擬器，其配備的恒溫腔體可精確控制測試溫度。

測試方法

室內性能測試：使用太陽能模擬器測量組件的電流–電壓（I-V）曲線。組件置于光源下方的恒溫腔中，測試溫度范圍為23–63°C，輻照度為200–1000 W/m2（每200 W/m2為一檔）。每組條件至少測量10次I-V曲線以確保準確性。

戶外發電量驗證：在中國綏化光伏電站進行全年發電量監測，TOPCon與PERC組件的裝機容量均為1.16 MWp。每月記錄發電量，單位發電量（specific energy yield）由發電量除以組件最大功率（Pmax）得出。

不同溫輻條件下組件PR的變化規律

不同輻照度和溫度條件下 TOPCon光伏組件的性能比（PR）變化規律

TOPCon與PERC組件測試結果對比

性能比是衡量組件在實際條件下效率表現的關鍵指標。室內測試揭示了兩者性能隨環境變化的根本差異：

溫度影響：兩種組件的PR均隨溫度升高而下降，這是由載流子復合加劇導致的普遍現象。

輻照度影響：這是二者最顯著的區別。

TOPCon組件：在200-1000 W/m2范圍內，其PR隨輻照度增強而持續上升，在高溫高輻照條件下表現出更好的性能保持能力。

PERC組件：其PR隨輻照度增加呈現先升后降的趨勢，尤其在800 W/m2以上的高輻照條件下，效率出現明顯衰減。

這一關鍵差異預示了TOPCon組件在真實光照條件下可能具備更優的發電能力。

戶外發電量實證

Millennial Solar

TOPCon比PERC衰減低，發電增益更高

全年發電數據有力地證實了室內測試的預測：TOPCon組件的月平均單位發電量比PERC組件高出2.92%。這一發電增益在全年的分布呈現對稱特性，與研究地點的太陽輻射年分布規律相符。

理論模型：揭示效率波動的根源

Millennial Solar

為從根本上解釋上述現象，研究團隊利用拉格朗日未定乘子法，首次建立了組件效率與串聯電阻的關聯模型。該模型揭示：

在任何給定輻照度下，都存在一個理論最優的串聯電阻值以使組件效率最高。

實際運行中，輻照度不斷變化，但組件的串聯電阻是固定且不可控的。因此，實際電阻值與理論最優值之間必然存在偏差。

正是這種偏差導致了組件效率隨輻照度變化而發生波動。偏差越大，效率下降越顯著，最終造成發電量的損失。TOPCon技術可能在更寬的輻照范圍內其內在電阻特性更接近理論最優值，從而表現出更穩定的高效率。

實驗結論

Millennial Solar

本研究通過“室內測試-戶外驗證-理論建模”的完整閉環，得出以下結論：

性能表現：TOPCon組件在高輻照條件下具有更穩定的效率，其性能比隨光強增強而持續提升，優于PERC組件。

發電增益：實證數據表明，TOPCon組件的年度單位發電量比PERC組件高出約2.92%，具備明確的發電量優勢。

理論機制：建立的效率-串聯電阻模型首次從理論上揭示了組件效率隨輻照度波動的物理本質，為后續制造工藝的優化指明了方向。

本研究不僅為TOPCon技術的優越性提供了扎實的數據和理論支撐，也為光伏組件制造工藝的進一步改進、提升組件在實際環境中的發電產出奠定了堅實的基礎。

美能溫濕度綜合環境試驗箱

Millennial Solar

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其精確的溫控系統和集成的太陽模擬器，在本研究中構建了一個標準化的室內測試環境，為核心發現提供了關鍵數據支撐。它通過精確控制腔體溫度（23-63°C）并耦合可調的輻照度（200-1000 W/m2），系統性地模擬了組件在不同戶外氣候條件下的工作狀態，從而成功捕捉到TOPCon與PERC組件性能比（ PR ）隨輻照度變化的根本差異——這一關鍵趨勢不僅是解釋二者戶外發電量差異2.92 %的直接證據，也為后續建立效率-串聯電阻理論模型奠定了堅實的實驗基礎。

原文參考：A study on performance for TOPCon and PERC crystalline silicon photovoltaic modules

*特別聲明：「美能光伏」公眾號所發布的原創及轉載文章，僅用于學術分享和傳遞光伏行業相關信息。未經授權，不得抄襲、篡改、引用、轉載等侵犯本公眾號相關權益的行為。內容僅供參考，若有侵權，請及時聯系我司進行刪除。