创新突破：光伏电池如何破解UV衰减难题

创新突破：光伏电池如何破解UV衰减难题

近年来，光伏电池技术不断突破，TOPCon电池以其高效能和低成本优势迅速崛起。据统计，2023年中国TOPCon电池产能已突破400GW，多家企业积极布局，其中晶科能源、天合光能等企业产能领先。然而，随着光伏电池应用范围的不断扩大，紫外线（UV）引起的性能衰减问题日益凸显，成为制约光伏电池长期稳定运行的关键因素。

光伏电池在长期运行过程中会受到紫外线的持续照射，导致性能逐渐衰减。研究表明，紫外线辐射会破坏电池中的Si-H键，引发氢含量下降和缺陷增加，从而降低表面钝化质量。此外，高能UV光子（能量大于3.5eV）可破坏SiNx/Si界面的Si-H键，形成悬挂键，削弱钝化效果，增加饱和电流并缩短载流子寿命。这种现象被称为紫外线诱导衰减（UVID），是影响光伏电池长期性能的关键因素。

国际权威检测机构可再生能源试验中心（RETC）的最新研究显示，经过220kWh/m²的紫外线照射，40%的组件样本衰减功率都高于或等于5%，其中一些已经大规模生产和商用的组件样品甚至出现了两位数的功率衰减。这不仅影响了光伏组件的发电效率，也缩短了其使用寿命，给客户带来巨大的经济损失。

面对UV衰减这一行业难题，光伏企业纷纷加大研发投入，寻求解决方案。作为全球光储智慧能源解决方案的领军者，天合光能在TOPCon电池设计和制程管控方面进行了多项创新，成功将UV300衰减率降低至1.6%，远低于行业平均水平。

独特的电池设计

天合光能在TOPCon电池设计阶段就注重其抗UV能力：

• 开发低反射、低自吸收且具有强UV防护能力的膜层结构，通过理论指导及多重实验验证，筛选出钝化能力更强且稳定的钝化膜层工艺。
• 独有的退火工艺促使钝化膜在化学钝化和场效应钝化之间找到平衡，兼容效率/膜色最优的同时保持优异的抗UV能力。
• 在电池片量产过程中，辅以行业内更精准的控制标准，确保电池片片内、片间钝化能力的一致性，使得电池批次间抗UVID能力保持一致，进一步强化了抗UV能力。

严苛的制程管控

天合光能成立至今始终重视产品质量把控，质量部门采取严苛的管控措施，保障产品质量。天合光能在产品生产过程中对电池钝化膜及镀膜过程进行严格的标准化管控；同时实施严苛的可靠性测试监控：对于新设备或新产线产品，执行UV120管控标准，对于量产组件产品，进行季度UV60抽检测试，并定期复盘、监控发展趋势，对测试结果进行持续的优化和改善；天合光能自主开发出一套新产品导入流程和ECCB管理平台，对产品从开发到更新迭代，整个过程都严格进行质量监控，确保产品的高质量。

随着光伏产业的快速发展，技术创新将成为推动行业进步的关键动力。天合光能等企业的成功实践表明，通过材料创新和工艺优化，可以有效解决UV衰减问题，提升光伏电池的可靠性和效率。未来，随着更多企业加大研发投入，光伏电池的技术水平将持续提升，为实现碳达峰、碳中和目标提供有力支撑。