基于不同胶膜封装的n型双玻TOPCon光伏组件的可靠性研究

：EV A为聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物
图1 单玻晶体硅光伏组件的结构图
Fig. 1 Structure diagram of c-Si PV module with single glass
性、可粘接性、耐紫外线、低水汽透过率及高体
积电阻率等性能特点。

虽然封装胶膜的成本较低，
但却是决定光伏组件产品质量、寿命的关键因素。

目前，市场中常用的封装胶膜主要有
胶膜和聚烯烃弹性体(POE)胶膜，有一些光伏
组件生产厂商开始采用可发性聚乙烯
EV A+POE)胶膜。

EV A材料因其优异的流动性、，女，硕士，主要从事太阳电池及光伏组件方面的研究。

图2 层压后6块光伏组件样品的EL 图像
Fig. 2 EL images of six PV modules samples after lamination
a.样品1
b.样品2
c.样品3
d.样品4
e.样品5
f.样品6
从图2可以看出，两组样品的EL 图像均正常，不存在隐裂、碎片、明暗片、过焊等现象。

对两组样品进行电性能测试，测试结果如表
1所示。

从表1可以看出：样品1～样品3大功率平均值为556.861 W ，光电转换效率平均值为21.55%；样品4～样品6的最大功率平均值
第2期
为559.061 W，光电转换效率平均值为21.63%。

两组最大功率平均值相差2.2 W，光电转换效率平均值相差0.08%。

同时两组样品的开路电压相差在0.006 V之内，可忽略不计，但样品4～样品6的短路电流明显比样品1～样品3的高，且两者均值相差34 mA。

很明显正、背面均采用POE胶膜封装的光伏组件的电性能优于正面POE胶膜+背面EV A胶膜封装的光伏组件。

光伏组件的封装损失(CTM)是衡量光伏组件理论输出功率与实际输出功率差异的重要参数之一，其值越高，说明光伏组件封装损失程度越小。

样品1～样品3的CTM平均值为99.27%，样品4～样品6的CTM平均值为99.66%，由此可知，正、背面均采用POE胶膜封装的光伏组件的CTM值小于正面POE胶膜+背面EV A胶膜封装的光伏组件，说明双面均采用POE胶膜封装的光伏组件具有良好的性能，这归功于POE材料的优异性能。

3 光伏组件可靠性研究
3.1 光伏组件初始功率测试
测试两组样品实验前的初始最大功率，测试结果如表2所示。

由表2可知：样品1～样品
表1 采用不同封装胶膜的样品的电性能测试结果
Table 1 Electrical performance of samples with different encapsulating film
样品编号胶膜材料
开路电压
V oc/V
短路电流
I sc/A
最大功率
P max/W
最大峰值电压
U max/V
最大峰值电流
I max/A
封装损失
/%
光电转换效
率E ff/%
1
正面POE胶膜+
背面EV A胶膜51.30113.704557.29742.77413.02999.3521.56
251.25913.693555.64342.68813.01699.0521.50 351.22113.695557.64342.70713.05799.4121.58
4
正面POE胶膜+
背面POE胶膜51.28913.740559.33842.79113.07199.7121.64
551.28213.715558.98442.74113.07899.6521.63 651.22913.740558.86242.69413.09099.6321.62
表2 样品的初始功率测试结果
Table 2 Initial output power of samples
胶膜材料测试位置V oc/V最大工作电压
V mp/V I sc /A最大工作电流
I mp/A
初始最大功率点
P0,max/W
正面POE胶膜+背面EV A胶膜样品1-正面51.3042.7713.7013.03557.30样品1-背面50.8343.8510.319.53417.85样品2-正面51.2642.6913.6913.02555.64样品2-背面50.7944.2710.489.40415.98样品3-正面51.2242.7113.7013.06557.64样品3-背面50.7343.4810.459.63418.85
正面POE胶膜+背面POE胶膜
样品4-正面52.2942.7913.7413.07559.34
样品4-背面50.8043.9010.419.51417.27
样品5-正面51.2842.7413.7213.08558.98
样品5-背面50.8143.7310.409.59419.57
样品6-正面50.2342.6913.7413.09558.86
样品6-背面50.7443.5710.479.65420.52
张中建等：基于不同胶膜封装的n型双玻TOPCon光伏组件的可靠性研究技术应用
样品1样品4
8.21
5.42
8.19
2.31
光伏组件正面
光伏组件背面
3 DH1000 h 测试后两种样品的输出功率衰减量Fig. 3 Output power attenuation of two samples after
DH1000 h testing
从图3可以看出：样品4的输出功率衰减量比样品1的小；样品1正面的输出功率衰减量为8.21 W ，背面的输出功率衰减量为5.42 W ；样品正面的输出功率衰减量为8.19 W ，背面的输出功率衰减量为2.31 W 。

两者正面的输出功率衰减量基本一样；而背面采用POE 胶膜的样品输出功率衰减量明显小于采用EVA 胶膜时的值，二者相差3.11 W 。

这说明在湿热环境中，样品1的使用寿命更短，原因可能是在高温高湿环境下，胶膜发生了降解[10-11]，促使光伏组件输出功率产生了较大的衰减。

相比之下，正、背面均采
样品2样品5
-0.50
-1.78
1.86
-1.31
光伏组件正面光伏组件背面
图4 TC200 h 测试后两种样品的输出功率衰减量Fig. 4 Output power attenuation of two samples after
TC200 h testing
由图4可知：样品2的输出功率增加了，而5正面的输出功率衰减量为1.86 W ，背面输出功率无衰减；两组样品的输出功率变化均在合格范围内，说明两种类型的封装胶膜在-40～85 ℃温度变化的环境中均表现出了良好的可靠性。

3.4 PID 实验对光伏组件输出功率的影响
PID 效应是指光伏组件长期在高强度负电压作用下出现离子迁移，使太阳电池表面的钝化作用失效，最终导致填充因子、开路电压、短路电流降低、光伏组件输出功率衰减的现象[12-13]。

造成光伏组件发生PID 效应的原因有很多，其中封
样品3
样品6
20.19
6.93
光伏组件正面
光伏组件背面
4.80
17.51
5 PID192 h 测试后两种的样品的输出功率衰减量Fig. 5 Output power attenuation of two samples after
PID192 h testing
可知：样品3正、背面的输出功率衰减量均大于样品6的正、背面输出功率衰减量，两者的正面输出功率衰减量相差2.68 W ，背面相。

综上可知，在高压、高温、高湿环境下，两种封装胶膜都表现出了优异的可靠性，但是正、背面均采用POE 胶膜光伏组件的输出功率衰减量较小，主要是因为POE 胶膜具有较高的体积电阻率和较低的水汽透过率。

胶膜材料的体积电阻率越高，其绝缘性能就越好，越能有效阻隔钠离子的迁移，提高材料的抗PID 能力[14]。

故采胶膜能有效减少PID 效应的发生，从而达到延长光伏组件使用寿命的目的。

2024年
太阳能
STUDY ON RELIABILITY OF n-TOPCon PV MODULE BASED ON
DIFFERENT ENCAPSULATION FILMS
Zhang Zhongjian 1，Zhao Guixiang 1，Song Shuang 2，Li Shiyu 1，Huang Xixi 1，Zhuang Hao 1
(1. CECEP Solar Energy Technology (Zhenjiang ) Co.，Ltd ，Zhenjiang 212132，China ；
2. CECEP Solar Energy Co.，Ltd ，Beijing 100082，China )
Abstract ：The encapsulating film is the key material for the packaging of PV modules ，and its material properties will directly affect the output power and service life of PV modules. This paper uses two different types of encapsulating films packaging n-TOPCon PV modules ，and studied the electrical performance and reliability of the two types of PV modules through the test of wet heat ，heat cycle and potential induced attenuation(PID). The experimental results show that the maximum power of the PV module with POE encapsulating film on the front and back is 2.2 W higher than that of the PV module with POE+EV A encapsulating film on the front and back ，and the photoelectric conversion efficiency is 0.08% higher. The output power attenuation of the PV module with POE encapsulating film on the front and back is lower than that of the PV module with POE+EV A encapsulating film on the back after the damp-heat and PID test. POE encapsulating film can reduce the risk of PID phenomenon to a certain extent ，and can greatly extend the service life of PV modules ，so more and more bifacial glass PV modules begin to use POE encapsulating film.
Keywords ：encapsulating film ；TOPCon PV modules ；electrical performance ；output power attenuation ；reliability
of encapsulant ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) in crystalline silicon photovoltaic modules ：a review[J].Renewable and sustainable energy reviews ，2018，81：2299-2317.
[11] 何建林. 基于Lambda 分布统示法的光伏组件可靠性评
估方法[D].广州：华南理工大学，2015.
[12] 勾宪芳. 晶硅太阳能电池组件电势诱发功率衰减行为及
机理的研究[D].北京：北京工业大学，2018.
[13] N A U M A N N V ，G E P P E RT T ，G R O ßE R S ，e t
al.Potential-induced degradation at interdigitated back contact solar cells[J].Energy procedia ，2014，55：498-503.
[14] 周挺，朱冰洁，怀朝君.不同EVA 材料抗光伏组件PID
效应的研究[J].科技视界，2017(29)：104-105.
技术应用。