新突破！新南威尔士大学推出TOPCon电池新型加速老化测试方法!

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（来源：光伏见闻）

新南威尔士大学（UNSW）研究团队近日研发出一种针对TOPCon太阳能技术的新型电池级加速老化方法，相比传统测试更贴合实际场景，能精准复现组件降解趋势，为TOPCon电池可靠性评估提供了更高效、科学的解决方案，也为行业技术优化提供了重要支撑。

该研究主要作者Bram Hoex表示，传统的基于溶液的加速测试，比如醋酸浸泡，往往会施加不符合实际的化学条件，很难还原组件层面的降解情况。“我们推出的这种方法以硝酸盐为基础，兼具化学选择性和pH值可控性，能精准模拟EVA封装组件内部的弱酸性环境，测试结果更具参考价值。”

据悉，为了快速评估TOPCon电池和组件的稳定性，醋酸浸泡这类基于溶液的老化方法一直被行业广泛使用。这类方法虽能提供一些机理层面的参考，但短板也很明显——会让电池两侧同时暴露，而且化学条件比EVA封装组件内部的弱酸性环境严苛得多，测试结果往往偏离实际应用场景。

除了醋酸浸泡，向电池表面喷洒氯化钠（NaCl）、碳酸氢钠（NaHCO₃）等盐类的测试方法，也无法还原组件真实工作环境。与之不同的是，硝酸盐类物质天然存在，还能根据所用阳离子调节酸性环境，刚好适合用于贴合实际的加速老化测试。

基于这些发现，Bram Hoex团队研发出了单侧老化方法：在对电池进行湿热暴露前，将pH值可控的污染物涂抹在电池正面。这种方式既能针对性评估正面金属化的稳定性，还能可靠复现组件层面的降解趋势，相当于为TOPCon太阳能电池的加速测试搭建了一套科学可行的框架。

为了验证这种新方法的有效性，研究团队在182毫米×183.75毫米的TOPCon太阳能电池上开展了测试。这些电池基于n型直拉硅片，分为两种正面接触类型：一种是传统银/铝（Ag/Al）浆料，另一种是采用激光辅助烧结技术（Ag/LAF）加工的低铝银浆料。所有电池都进行了半切处理，组成144片电池的组件，采用正面防紫外线、背面透紫外线的EVA封装，搭配带有白色网格的透明背板。

组件级湿热测试严格遵循IEC TS 62782标准，通过测量电输出和电致发光成像来识别降解情况；电池级加速应力测试则包括在85℃下浸泡于0.1M醋酸（CH₃COOH）或醋酸钠（CH₃COONa）中，以及喷洒pH值可控的盐溶液，之后再进行85℃、相对湿度85%的湿热测试（DH85）。溶液pH值在25℃下测定，高温老化期间会保持相对酸度趋势稳定。

测试前后，研究团队用LOANA系统测量电池电性能，通过BT Imaging R3系统获取光致发光和串联电阻图谱，而且所有实验都设置了多个重复样本，确保测试结果可重复，从而能全面评估正面金属化稳定性和组件层面的降解特征。

测试结果显示，Ag/Al和Ag/LAF两种电池的降解行为存在明显差异，其中Ag/LAF接触对酸性条件更为敏感，由于正面接触分层，其效率和填充因子出现了显著损失。

通过扫描电子显微镜（SEM）和聚焦离子束-扫描电子显微镜（FIB-SEM）分析发现，Ag/Al接触依赖铝尖峰和高玻璃料含量，这让它具备较强的机械稳健性，降解速度也更慢；而Ag/LAF接触则依赖银纳米颗粒（AgNPs），其表面有一层富含氧化铅（PbO）的薄玻璃料层，在酸性或富含氯离子的条件下会发生溶解。

此外，单侧盐处理测试也凸显了溶液pH值和特定离子对正面接触腐蚀的影响——在硝酸铝（Al(NO₃)₃）和氯离子（Cl⁻）盐环境下，电池会出现严重降解；中性盐的影响则较小，而酸性硝酸盐溶液会加速PbO玻璃料的溶解。而且，采用硝酸锌（Zn(NO₃)₂）进行的电池级DH85测试，其结果与组件级性能趋势一致，其中填充因子损失是主要影响因素。

Bram Hoex表示：“我们的这种方法，能在电池阶段就快速识别可靠性风险，无需等到完整组件组装完成，也不用进行超过1000小时的长期湿热测试，是一种兼具实用性和科学性的筛选工具。”他补充道，这种方法能快速优化金属化工艺和物料清单选择，缩短研发时间、降低成本，同时避免因测试条件过于严苛或不具代表性而得出误导性结论。“通过建立电池级测试与实际组件降解机理之间的明确关联，这种方法能提升对电池长期性能的预测能力。”

这项新方法已在《Chemical Engineering Journal》上发表，论文标题为《Bridging accelerated cell-level degradation to module-relevant failure mechanisms in TOPCon solar cells and modules》。Bram Hoex总结道：“本质上，这项研究表明，设计合理、贴合化学实际的电池级测试，既能大幅加快可靠性评估速度，又能捕捉到组件层面观察到的关键降解路径。”