出厂时一切正常，老化后功率掉了：助焊剂在组件可靠性中的角色
导读
助焊剂相关的问题，很多在产线上看不出来，要到湿热、热循环等老化测试或户外运行中才逐渐暴露。本文先梳理助焊剂在各类可靠性测试中的“出场方式”，再用“腐蚀三要素”解释残留如何参与腐蚀，画出从残留到功率衰减的演化路径和典型“签名”，随后拆解四个公开研究中的失效案例，最后给出一套助焊剂相关失效的分析流程：现象定位、成分证据、复现实验三者吻合才能下结论。
上一篇讲的是产线上能直接看到的焊接不良。这一篇我们关注更隐蔽的一类问题：组件出厂时 EL 干净、功率达标，却在湿热测试几百小时后，或者户外运行几年后，沿着焊带出现暗区、功率持续下滑。助焊剂对可靠性的影响，往往是“延迟兑现”的。我们来看看它是怎么发生的，又该怎么分析。
01助焊剂在可靠性测试中的“出场方式”
组件的设计鉴定测试有很多项，助焊剂并不是在每一项里都“戏份”很重。按关联程度，可以大致这样看：
| 测试项目 | 助焊剂的主要影响途径 | 关联程度 |
|---|---|---|
| 湿热（DH） | 残留吸水后参与腐蚀，侵蚀栅线接触、ITO 和焊料，导致串阻上升 | 高 |
| 热循环（TC） | 焊接质量决定焊点的初始状态，润湿不良的焊点更容易在热应力下开裂 | 中（间接） |
| 湿冻（HF） | 水汽与冻融交替，残留形成的弱界面可能加剧脱层 | 中 |
| 紫外（UV） | 残留与胶膜在光照下的反应可能引起焊带附近黄变 | 中（见第 07 篇） |
表1 助焊剂与各项可靠性测试的关联
可以看到，湿热测试是助焊剂问题最主要的“放大器”。下面我们就以腐蚀为主线展开。
02腐蚀的三个条件：助焊剂提供了什么
金属在组件内部发生腐蚀，通常需要三个条件同时具备：水、离子或酸、以及金属之间的电位差。
图1 腐蚀发生的三个条件
- 水：湿热环境下水汽会逐渐渗入组件。第 07 篇提到，部分有机酸活化剂在 85%RH 左右就会吸水溶解，相当于在金属表面“留住了水”。
- 离子/酸：助焊剂残留中的有机酸、卤素离子，以及 EVA 分解产生的醋酸，构成了电解质中的活性成分。
- 电位差：组件内部有银、铜、锡、铅等多种金属，彼此接触就形成电偶。锡和铅比银、铜更活泼，在电偶中充当阳极、优先被腐蚀。韩国团队对户外运行组件中 62Sn36Pb2Ag 焊料腐蚀的研究，正是从这一机理出发设计缓解方案的。
这三个条件里，助焊剂主要提供“离子/酸”，部分活化剂还会帮助“留住水”。去掉其中任何一个条件，腐蚀都会明显放缓。这也是为什么低卤、低酸、低残留，以及阻水性更好的封装方案，都能起到缓解作用。
03从残留到功率衰减：演化路径与“签名”
图2 从残留到功率衰减的演化路径（示意）
残留在湿热下吸水，形成一层很薄的液膜；液膜中的酸和离子腐蚀栅线接触、ITO 或焊料；接触界面被破坏后，接触电阻上升，组件串联电阻随之增大；最终表现为填充因子下降和功率衰减。
这条路径决定了助焊剂相关失效的典型“签名”：
- 电性能上：以 FF 下降为主，串联电阻显著上升，开路电压和短路电流的变化相对较小。关于焊料腐蚀的研究也指出，湿热后的功率损失主要来自串阻上升导致的 FF 下降。
- EL 图像上：暗区沿焊带、栅线或助焊剂溢流的位置分布，而不是随机散布。
- 时间上：初始测试正常，湿热时间越长，衰减越明显。
签名也可以反过来用于“排除”。例如，2024 年法国 CEA 团队对 HJT 组件的湿热研究发现，钠离子从钠钙玻璃迁移到电池中，主要破坏钝化，表现为短路电流大幅下降（1500 小时后功率损失最高 57.6%，其中短路电流下降 43.4%）。如果衰减以短路电流为主，就应先怀疑钠和钝化，而不是助焊剂。
“FF 为主的衰减 + 串阻上升 + EL 沿焊带发暗 + 随湿热时间加重”，是助焊剂相关腐蚀的典型组合，但仍需证据确认。
04四个公开研究中的失效案例
下面我们整理了四个公开研究中与助焊剂或焊点腐蚀相关的案例，供大家对照参考。
| 案例 | 对象与条件 | 主要现象 | 与助焊剂的关系 |
|---|---|---|---|
| TOPCon 电池（UNSW） | 两款商用免清洗助焊剂，未封装电池，100°C/85%RH 湿热 | 正面银铝接触严重腐蚀，背面银浆基本无退化 | 含卤助焊剂腐蚀更强，低卤的苹果酸型助焊剂也造成明显退化 |
| HJT 电池 ITO（韩国 KETI） | 焊接时人为让助焊剂溢到 ITO 表面，湿热老化 | ITO 导电性严重下降，残留未清除处 EL 出现暗斑，背面更严重 | 酸性更高的助焊剂退化最大；焊前干燥吹扫的样品几乎无退化 |
| HJT 玻璃-背板组件（UNSW） | 湿热约 1500～4000 小时 | 四类失效模式，相对功率损失约 5%～50% | 其中两类被归因于助焊剂：焊带互连周围暗化（约 1500 小时，约 5%）和主栅之间暗化（约 2500 小时，约 50%） |
| 户外运行组件（韩国） | 锡铅银焊料互连，户外老化后分析与湿热验证 | 锡、铅腐蚀，串阻上升、FF 下降；运行 6 年的组件中还发现锡、铅迁移到银栅线上 | 主要是电偶腐蚀机理，说明焊点长期腐蚀风险真实存在 |
表2 公开研究中与助焊剂或焊点腐蚀相关的失效案例
这几个案例有几点共同的启示：
- 位置特征明确：退化集中在焊带、栅线接触和助焊剂溢流的位置，与图2的“签名”一致。
- 酸性和卤素是关键变量：TOPCon 和 HJT 两项研究都指向同一结论：酸性越强、卤素越多，退化越严重。
- 工艺可以缓解：焊前干燥和吹扫、控制用量避免溢流，都能显著降低风险。韩国团队还尝试在组件中加入牺牲金属：在后续工作中，加入 Al-3Mg 等铝合金牺牲阳极的小组件经 1500 小时湿热后，串阻约 46.7 mΩ，低于无牺牲阳极组件的约 52.2 mΩ，功率保持也更好，说明从电化学角度阻断腐蚀也是可行思路。
- 加速测试未必能全部复现：户外运行 6 年组件中观察到的锡、铅迁移，研究者认为与光照下的“光致电镀”有关，标准加速测试条件下并未出现。这提醒我们，实验室测试通过，不等于户外万无一失。
需要说明的是，HJT 组件研究的作者也提醒，他们的实验设计并不能确定每种失效模式的确切发生过程。文献案例可以帮助我们建立判断框架，但具体问题仍要具体分析。
05失效分析怎么做：三类证据缺一不可
当组件在老化测试中出现疑似助焊剂相关的衰减时，我们建议按以下流程开展分析：
图3 助焊剂相关失效的分析流程（示意）
- 定位与电性能：先用外观和 EL 确定暗区位置，再看 IV 曲线，判断是否以 FF 和串阻变化为主。
- 无损与解剖：必要时用红外热像查看局部发热，再对可疑区域开窗或做截面，在显微镜下观察腐蚀产物和残留形态。
- 成分分析：用 SEM/EDS 查看腐蚀产物和元素分布，重点关注是否检出卤素；必要时用离子色谱等方法分析残留中的离子和有机酸。
- 复现验证：用同批次电池和焊带，分别做有助焊剂、无助焊剂和过量助焊剂的样品，进行电池级湿热对比，看能否复现相同的失效形态。
判断是否为助焊剂相关失效，需要三类证据相互吻合：现象定位（失效位置与焊带、溢流相关）、成分证据（检出卤素或与助焊剂相关的残留成分）、复现实验（加入助焊剂后能复现相同现象）。只有其中一项，很容易把胶膜、浆料或焊料本身的问题误判为助焊剂问题。
助焊剂相关失效有明显的“签名”，但签名只是线索。现象定位、成分证据、复现实验三者吻合，才能下结论。
06写在最后
关于助焊剂在组件可靠性中的角色，可以记住三点：
- 湿热是放大器：助焊剂问题主要在 DH 中暴露，TC、HF、UV 中也有间接影响；
- 腐蚀看三要素：水、离子/酸、电位差，助焊剂主要贡献离子和酸，部分活化剂还会帮助留住水；
- 分析要有证据链：FF 为主的衰减、串阻上升、EL 沿焊带发暗是典型签名，但确认原因需要成分证据和复现实验。
至此，可靠性篇告一段落。接下来进入产业篇：知道了助焊剂可能带来的风险，组件厂该如何选择和导入一款新助焊剂？下一篇我们聊聊助焊剂的选型与导入流程，包括供应商评估、DOE 验证、小批量与量产切换，以及变更管理。
你们做过与助焊剂相关的失效分析吗？最终是靠什么证据确认的？欢迎与我们交流。
参考资料
- pv magazine Australia：UNSW study shows impact of soldering flux on TOPCon solar cell degradation，2025
- G. Park 等：Soldering flux causes corrosion of indium tin oxide electrode in heterojunction solar cells，Cell Reports Physical Science，2025，https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666386425002188
- C. Sen, H. Wang, X. Wu 等：Four failure modes in silicon heterojunction glass-backsheet modules，Solar Energy Materials and Solar Cells 257 (2023) 112358，https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024823001794
- L. Pirot-Berson 等：Failure modes of silicon heterojunction photovoltaic modules in damp heat environment: Sodium and moisture effects，Solar Energy Materials and Solar Cells 278 (2024) 113190，https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927024824005026
- J.-H. Kim, J. Park, D. Kim, N. Park：Study on Mitigation Method of Solder Corrosion for Crystalline Silicon Photovoltaic Modules，International Journal of Photoenergy，2014，DOI: 10.1155/2014/809075
- W. Oh 等：Migration of Sn and Pb from Solder Ribbon onto Ag Fingers in Field-Aged Silicon Photovoltaic Modules，International Journal of Photoenergy，2015，DOI: 10.1155/2015/257343
- W. Oh, S.-I. Chan：Corrosion mitigation of photovoltaic ribbon using a sacrificial anode（희생양극을 이용한 태양광 리본의 부식 저감），Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society 18(3) (2017) 681–686
- V. Verdingovas, M. S. Jellesen, R. Ambat：Solder Flux Residues and Humidity-Related Failures in Electronics，Journal of Electronic Materials 44(4) (2015) 1116–1127
- IEC 61215-2:2021，Terrestrial photovoltaic (PV) modules — Design qualification and type approval — Part 2: Test procedures
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