5%还是1%？热斑测试里，比步进更要命的是会“跑”的最坏点
做过热斑测试的人，大概都遇到过这种事：同一款组件，送A实验室一次通过，送B实验室当场烧出焦斑；回头一查，两家选的遮挡比例差了好几个点。于是“遮挡比例寻优”被不少同行叫成实验室里的玄学——有人坚持步进要切到1%，有人觉得5%足够。这一篇，我们用一个简化电路模型把这件事从头算一遍。结论可能和直觉不太一样：步进粒度不是元凶，会“跑”的最坏点才是。
01 热斑测试在测什么：被逼进第二象限的那片电池
组件里的电池是串联的。当其中一片被遮挡，它自己的光生电流变小，而串里其余电池仍在“推”着大电流通过它。这片电池只能被迫进入反向偏置——也就是I-V曲线的第二象限（电压为负、电流为正），从发电变成耗电，把别的电池产出的功率就地变成热。
IEC 61215-2:2021 中的 MQT 09 热斑耐久测试，就是在约1000 W/m²辐照、组件温度55±15 ℃的条件下，把选出的电池按“最坏遮挡条件”遮住，先持续1小时；如果温度仍在上升，可延长至最多5小时。之后检查外观、最大功率、绝缘和湿漏电是否合格。
分歧集中在“最坏遮挡条件”这一步。标准给出了电学法（I-V曲线法）和热像法来寻找它，但在执行层面留下了不少空间：遮挡步进多细、胶带沿哪个方向贴、每一步停留多久，各家实验室的作业指导书并不一样。例如PI Berlin公开的流程，就是以10%为台阶从10%扫到100%。
图1 半片组件中一个旁路单元的简化电路（示意）
对晶硅组件，测试时组件处于短路状态。被遮电池所在的旁路单元，电压一旦掉到约−0.5 V，旁路二极管就会导通把它钳住。这意味着被遮电池最多只能承受“同串其余电池正向电压之和”——在每个二极管对应24片半片的版型里，大约是14 V。我们把它叫做钳位电压，后面所有的“玄学”都和它有关。
02 最坏点在哪，由电池的第二象限说了算
被遮电池消耗的功率=反向电压×流过的电流。两者此消彼长：遮得越多，电池自身光生电流越小，但被逼出来的反向电压越高。最大功耗出现在哪个遮挡比例，取决于这片电池在第二象限长什么样：
- 低并联电阻（漏电型）：反向时像一个电阻，电流随电压近似线性上升，最坏点落在较大的遮挡比例，模型里约55%。
- 高并联电阻、高击穿电压：在钳位电压以内几乎不导通，电流只能靠剩下的光生电流“挤”过去，最坏点出现在很小的遮挡比例，模型里只有6%~9%。
- 低击穿电压：还没到钳位电压就已击穿，反向电压被锁在击穿电压附近，最坏点是100%全遮，但耗散功率本身低得多。
图2 三类电池的第二象限特性（Bishop反向模型，参数为典型假设）
图3 被遮电池耗散功率随遮挡比例的变化（144半片组件简化模型）
小结
同样的测试条件，最坏遮挡比例可以是6%、55%，也可以是100%。对高并联电阻电池，“先全遮、看哪片最热”的做法找到的功率，可能只有真实最坏值的几分之一。
03 5%还是1%？步进本身没有想象中那么要命
回到大家最关心的问题。我们在模型里分别用10%、5%、1%步进去“搜”最坏点，再与0.25%细扫得到的真实最大值对比：
| 电池类型 | Rsh / 击穿电压 | 最坏遮挡比例 | 10%步进偏差 | 5%步进偏差 | 只做100%遮挡 |
|---|---|---|---|---|---|
| A 漏电型 | 8 Ω / −30 V | ≈55% | −0.5% | ≈0 | −24% |
| B1 高Rsh | 150 Ω / −25 V | ≈9% | −0.1% | −0.1% | −90% |
| B2 高Rsh | 400 Ω / −25 V | ≈6.5% | −0.9% | −0.3% | −96% |
| B3 高Rsh | 1000 Ω / −25 V | ≈6% | −1.3% | −0.1% | −98% |
| D 过渡型 | 400 Ω / −17 V | ≈32% | ≈0 | ≈0 | −5% |
| C 低击穿 | 400 Ω / −5 V | 100% | 0 | 0 | 0 |
表1 不同步进下找到的最大耗散功率与真实最大值的偏差（模型计算）
结果有点反直觉：只要搜索区间覆盖到了，5%和1%步进找到的最大耗散功率相差不到0.5%，就算10%步进也在1.5%以内。原因是功率曲线在峰值附近很“平”——它的上限其实由旁路单元决定（约等于钳位电压×电流，模型里约92 W），电池决定的只是在哪个遮挡比例达到这个上限。
真正危险的是两件事。第一，搜索区间漏了：高Rsh电池的峰在5%~10%，峰左侧极陡，B1电池在1%遮挡时功率只有峰值的一半多。如果实验室从100%往下扫、温度一降就停，或者只测几个整十数，就会整个错过。第二，标称比例≠实际比例：半片电池短边约91 mm，1%遮挡对应不到1 mm的胶带位移；胶带边缘透光、电池边缘非活性区、双面组件背面的杂散光，都足以让“标称5%”的实际电学遮挡在几个百分点内漂移，而这恰好落在陡坡上。
一句话结论
把步子从5%切到1%，对峰值功率的贡献通常不到1%；把搜索区间覆盖到5%以下、把遮挡的实际效果做准，才决定你测到的是不是真最坏点。
04 半片、三分片与复杂拓扑：最坏点还会“跳”
更麻烦的情况，出现在击穿电压和钳位电压很接近的时候。我们固定并联电阻、只改变击穿电压，看最坏点怎么移动：|Vbr|低于约16 V时，最坏点稳定在100%；超过之后，最坏点在16~19 V这约3 V的窗口里，从接近100%一路滑到12%左右；到19 V时，如果只做100%全遮，测到的功率已不到真实最坏值的一半。
图4 最坏遮挡比例随击穿电压的变化（示意模型，钳位电压约14 V）
这意味着，击穿电压的批次波动、测试中电池升温带来的反向特性漂移，都可能让同一款组件在“全遮最坏”和“小比例遮挡最坏”两种模式之间切换。而版型变化恰恰在改变这些边界：
- 半片：单片电流减半、热斑温度通常更低，但有研究在总遮挡比例仅4%的条件下测到90 ℃以上的热斑，并指出现行IEC 61215-2可能漏掉这类热斑。
- 镜像子串：2026年发表在Solar Energy的一项HJT半片组件研究发现，旁路二极管导通后，并联的那条未遮挡子串里，轻微的短路电流失配就能把一片没被遮挡的电池推入深度反偏，成为主要发热点。
- 三分片、多分片：单片电流进一步降低，但每个旁路单元串联的片数往往增加，钳位电压随之抬高，原本“全遮最坏”的电池可能被推进过渡区。
- 低击穿电压电池：对遮挡更“宽容”，但研究同样显示，击穿电压更低的电池在较低温度下也会形成热斑，并非免检。
05 把玄学变成工程：我们的几条建议
- 先摸底再遮挡：用暗态反向I-V或EL/红外预筛，先弄清送测电池是漏电型、高Rsh型还是低击穿型，最坏点的大致区间心里就有数了。
- 粗扫+细扫：0~100%先用10%左右粗扫定位，再在峰值两侧、尤其是小比例的陡坡侧用1%~2%细扫；对高Rsh电池，务必覆盖到5%以下。
- 写清遮挡的物理条件：报告里注明遮挡方向、胶带材料与透光率、对应的实际遮挡尺寸；比例相同、方向不同，结果可能不同。
- 每步等热平衡：每个遮挡比例停留到温度稳定再读数，并记录扫描方向，避免把升温带来的特性漂移误当成“最坏点”。
- 给出整条曲线：不只报一个“最坏比例”，而是给出功率或温度随遮挡比例的变化曲线，便于认证方和客户复核。
06 写在最后
热斑测试的分歧，很少是哪家实验室“手艺不行”，更多是标准把一个依赖电池物理特性的寻优问题，交给了执行细节去消化。随着半片、三分片、0BB和BC电池的普及，电池的第二象限越来越多样，“一个固定步进套所有组件”的做法会越来越不够用。
我们的看法是：与其争论5%还是1%，不如先问三个问题——这片电池的击穿电压离钳位电压有多远？搜索区间覆盖到小比例了吗？标称遮挡和实际遮挡对得上吗？把这三件事做扎实，热斑测试就不再是玄学。也欢迎在评论区聊聊，你们实验室是怎么找最坏点的。
计算说明
- 模型：144片半片组件，3个旁路单元，每个二极管并联保护两条24片半片子串；测试状态为组件短路。
- 电池：单二极管模型+Bishop反向模型（a=0.1，m=3.7）；半片光生电流7.0 A，开路电压0.68 V（约55 ℃）；未遮挡电池Rsh=300 Ω。
- 遮挡：不透明遮挡按光生电流线性减少处理；未考虑热-电耦合、局部电流聚集、边缘透光与双面背面辐照。
- 表1与图2~图4的数值仅用于说明趋势，不代表任何具体产品或实验室的测试结果。
参考资料
- IEC 61215-2:2021, Terrestrial photovoltaic (PV) modules – Design qualification and type approval – Part 2: Test procedures (MQT 09).
- Sinovoltaics. IEC 61215 MQT 09 Hot-Spot Endurance Test: Why It Matters for Solar Module Reliability, 2026.
- Özkalay E. et al. The effect of partial shading on the reliability of photovoltaic modules in the built-environment. EPJ Photovoltaics 15, 7 (2024).
- Qian J. et al. Analysis of hotspots in half cell modules undetected by current test standards. Australian National University.
- Podlowski L. et al. Hot spot testing of bare and laminated cells, PI Berlin, NREL PV Module Reliability Workshop, 2015.
- pv magazine. Scientists explain unexpected hotspot formation in half-cell heterojunction modules, 2026-08-05 (Solar Energy).
- Bishop J. W. Computer simulation of the effects of electrical mismatches in photovoltaic cell interconnection circuits. Solar Cells 25 (1988).
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