TOPCon电池显现意外衰减模式

来源:PV光圈见闻发布时间:2026-02-05 10:43:27

新南威尔士大学的最新研究发现,光伏组件测试中存在未能捕捉真实场景下衰减情景的缺陷,因此呼吁进行全行业范围的测试协议修改。

多项研究表明,下一代光伏技术存在故障率加速上升,抗紫外线能力较弱的问题。这一呼吁是在此之后提出的。

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PV Tech Premium与来自新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院的Bram Hoex教授和Fiacre Rougieu博士进行对话。图片来源:Agata Bogucka, NREL

研究揭示了当前光伏组件测试协议中的关键缺陷,研究人员发现,高达五分之一的光伏组件的衰减速度比平均水平快1.5倍、且更厚的氧化铝层能为TOPCon电池提供更好的抗紫外线诱导衰减保护,因而主张对行业标准进行根本性调整。

在与PV Tech Premium的对话中,来自新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院的Bram Hoex教授和Fiacre Rougieu博士指出,制造缺陷和不充分的测试协议是导致组件过早失效的主要原因,有些系统可能在25年寿期节点损失45%的输出功率,或者在短短11年内就达到使用寿命终点。

多重压力源测试成为一项关键要求  

Fiacre Rougieu强调,当前的IEC 61215测试协议遗漏了那些导致极端衰减结果的组合因素。

“我们的研究表明,快速衰减的光伏组件更可能同时激活多种衰减模式,”Rougieux 解释道。

“IEC 61215测试本质上是一系列按特定顺序进行的、独立的单一压力源测试,因此很可能会遗漏那些导致极端结果的组合因素。”

IEC 61215是用于确立地面光伏组件设计鉴定和型式批准的主要国际标准,旨在确保光伏组件能够承受长期户外运行。

该标准包含了环境耐久性测试(如紫外线暴露、湿度环境和热循环测试)以及机械强度评估,包括抗载荷和抗冰雹性能。其目标是确保晶硅和薄膜组件均不会过早失效。

研究团队建议制造商引入能更好反映真实户外工况的多重压力源鉴定和筛选测试,同时叠加热量、湿度、电压偏置和机械负载等因素。

“最具破坏性的情况通常出现在多种压力同时作用而非单独作用时,”Rougieux 指出,这凸显出当前分别评估各压力因素的测试方法存在根本性缺陷。

这一发现对澳大利亚太阳能市场具有重要影响。包括高强度紫外线照射、温度循环和高湿度在内,当地严酷的环境条件恰恰构成了当前测试协议未能充分覆盖的多重压力源场景。

Bram Hoex教授主张大幅提高紫外线暴露测试剂量,将常用的15kWh提高到120kWh及以上,以符合更新后的国际标准。

"我强烈建议制造商在远高于目前常用剂量的紫外线暴露环境下测试其太阳能电池,"Hoex表示。"这能帮助制造商就其可接受的衰减程度做出明智决策。"

该研究基于此前的研究发现。此前发现表明,更厚的氧化铝层是限制TOPCon电池紫外线诱导衰减的主导参数。然而,Hoex同时警告,不要制定强制性的厚度标准并指出,除了单纯增加氧化铝厚度外,还存在多种缓解策略。

"我们的研究清楚表明,更厚的氧化铝层有助于减少紫外线诱导衰减。尽管如此,还存在许多已知的、以及可能未知的其他方法来提高组件抗紫外线损伤的能力,"Hoex解释道。

"因此,强制规定一个固定的氧化铝厚度标准是错误的做法。"

下一代技术面临根本性挑战

该研究揭示,包括TOPCon和HJT组件在内的先进太阳能电池技术在接近理论性能极限时更易发生衰减。

"随着硅太阳能电池接近其理论性能极限,它们也变得更易受衰减的影响,"Hoex指出。

在创纪录的TOPCon电池中,性能损失的容错空间变得极小,微小的紫外线诱导损伤就可能使损失翻倍,进而导致超过20毫伏的电压损失。

同等程度的损伤在PERC电池中造成的损失则低于5毫伏,这印证了效率提升会带来新的可靠性挑战。

"为了最大化效率,掺杂层被刻意做得更轻薄。因此,先进电池设计可能会因为同等原子尺度的损伤遭受不成比例的损失,这些事实加剧了挑战。"Hoex补充道,这凸显了峰值性能与长期耐久性之间的权衡关系。

财务模型需重新审视衰减现实

该研究结果对太阳能项目融资和质保结构具有直接影响,尤其是在澳大利亚国家电力市场持续扩大可再生能源装机容量的背景下。

Rougieux指出,当前财务模型未能充分考虑有相当比例的光伏组件存在加速衰减的情况。

"大多数太阳能融资模型仍然假设稳定的线性衰减率,并使用P50和P90(概率值)来覆盖天气和模型的不确定性,"Rougieux 表示。

"我们认为,融资方也应考虑到相当一部分组件可能过早失效或衰减速度远超预期,并且测试项目在这些不利场景下是否仍能偿还债务。"

这一建议还延伸至运营策略,建议投资者密切监控性能表现,并为维修或更换性能不佳的组件预留资金或配置保险。

两位研究人员均主张进行超越现行IEC标准的强化独立测试。Hoex以KIWA PVEL等组织为例,说明了可实现的改进方向,但他认为,行业还需更全面的解决方案。

"现有IEC测试并非旨在保证25年使用寿命;其主要目的是筛选出早期故障,"Hoex指出。"独立测试机构已展示出可实现的水平,但行业还需进一步突破。"

新南威尔士大学正在制定能为长期性能提供更贴合实际的评估的独立测试协议,并与合作伙伴携手,为强化测试方法的研究和商业应用争取资金支持。

对制造质量控制的建议

该研究团队对制造商的建议侧重于工艺改进,而非设定强制性材料规格。

其中一项关键建议是,对生产线随机抽取的产品进行更严格的独立测试,所采用的测试协议需反映当前对组件失效机制的认知。

该方法既认可制造成本压力会引发质量问题,又避免了过度限制性标准扼杀缓解策略创新的弊端。其重点转向全面测试以捕捉真实场景下的衰减情况,并为制造商提供可用于工艺优化的有效数据。

随着澳大利亚太阳能行业的持续快速扩张,这些研究成果为确保在全球最具挑战的太阳能部署环境之一中实现系统的长期可靠性和财务可行性,提供了至关重要的参考依据。

Pexapark欧美可再生能源定价面临重大调整

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Pexapark表示,在欧洲,灵活购买协议相较于传统购电协议愈发普及,说明了市场的转变。图片来源:Pexapark。

随着创纪录的装机水平与加剧的市场波动及政策逆风相互交织,欧美清洁能源定价将在2026年迎来一次决定性调整。

市场情报公司Pexapark发布的《2026年可再生能源市场展望》报告预测,随着过去五年支撑购电策略的商业假设被颠覆,欧盟和美国今年将出现所谓的"重大重构定价"。

Pexapark指出,在欧洲,尽管2025年可再生能源发电量已占近半数,但结构性波动和价格恶性竞争已成为"持续、系统性的"市场特征。在美国,由于特朗普政府逆转了拜登时代对可再生能源的支持,创纪录的装机容量受到"政策驱动逆风"的冲击。

Pexapark称,其结果将是对可再生能源资产商业价值的根本性重估。

"2025年是可再生能源成为欧洲主导技术板块的关键一年,但这一成功也带来了复杂的新挑战,"Pexapark首席运营官兼联合创始人Luca Pedretti表示。"我们正见证一场‘大重构定价’,焦点不再仅仅是产能建设,而是管理结构性加剧的市场波动。制胜模式正从以资产为中心转向以收益为中心。"

Pedretti在报告前言中补充表示,预测的重大重构定价不仅仅是价格下调,更是对可再生能源主导体系中经济可行性"更深刻的重新评估"。"随着市场调整,注意力正从表面价格转向对不同结构、收益曲线和风险实际价值的更深入理解。"

Pexapark预测的变化体现在欧洲灵活购买协议日益占据主导地位上。2025年,通过FPA签署了近12GW或23GWh的电池储能系统容量,是2024年记录的三倍。

相比之下,传统购电协议在欧洲的势头"降温",从2024年的15.3GW降至2025年的13.1GW。

Pexapark表示,在这些波动的市场条件下,电力公司正占据中心舞台。"凭借多元化的投资组合、下游市场覆盖和强大的风险管理能力,电力公司正在发挥天然优势。"

因此,电力公司利用其投资组合规模、强劲的资产负债表和灵活性资产,实现了同比超200%的PPA承购量增长,并在2025年占据了欧洲FPA合同总量的77%。

对于独立发电商,Pexapark表示,传统商业模式正被"改写",重点向下游转移。"价值创造不再主要锚定在开发、资产所有权或长期承购协议本身,而在于在波动、分散、日益严苛的电力市场中,管理获取收入的能力。"

与此同时,在美国,尽管2025年太阳能部署出现"急剧"增长,但Pexapark重点指出,由于特朗普政府撤销市场支持带来的政策不确定性,市场压力日益加剧。其结果是,购电协议交易面临压力,Pexapark记录显示,2025年交易量下滑了22%。

展望未来,Pexapark表示,市场参与者已开始调整策略,混合型合同结构正持续演进以更好应对收益风险和负电价风险。同时,灵活性解决方案正被更系统地纳入投资和组合策略中。灵活性正日益被视为核心价值驱动因素,而非事后补救措施。储能技术、混合发电模式、结构化购电协议以及组合层面的战略思维已不再是可有可无的附加选项。

"纵观欧美,可再生能源电力市场正进入一个全新阶段,"Pedretti总结道。"随着波动性成为市场主导力量,灵活性正转变为真正的价值来源。储能技术、运营优化和组合层面战略不再仅仅是提升收益的手段——它们是在当今电力市场中保持可融资性和竞争力的关键要素。"


责任编辑:肖舟
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