UV测完掉的功率，有多少是真的？天合给TOPCon的UV衰减“分了家”
导读
天合光能团队在SOLMAT发表论文，把TOPCon电池的紫外诱导衰减拆成可逆的r-UVID与不可逆的ir-UVID，并与拟议的IEC TS 63624-1恢复程序对齐：高剂量UV之后加一次标准化光浸泡，恢复掉的算“暂时损失”，剩下的才是该进质保和发电量模型的“真衰减”。本文拆解这套分类的逻辑、标准进展和钝化叠层的优化取舍。
10月14日，pv magazine报道了天合光能研究团队发表在《Solar Energy Materials and Solar Cells》上的一篇论文：把TOPCon电池的紫外诱导衰减（UVID）拆成可逆（r-UVID）与不可逆（ir-UVID）两类，并与正在制定的IEC TS 63624-1中的恢复程序对齐。看上去只是“起了两个名字”，但它回答的，恰恰是这两年TOPCon可靠性里最让人头疼的一个问题：UV测完掉的那几个点功率，到底有多少是真的？
01这件事说了什么
先把新闻本身理清楚。根据pv magazine的报道和论文题目，天合团队这篇工作的核心有四点：
- 两类定义：r-UVID指经光浸泡或热退火可以恢复的亚稳态损失；ir-UVID指走完恢复程序之后依然存在的持久性损失。
- 对齐标准：分类与拟议的IEC TS 63624-1中的恢复程序保持一致，目标是让标准制定、可靠性测试、质保评估和项目融资用同一套语言说话。
- 测试思路：相比常规的低剂量UV预处理，建议采用更高的UV剂量，之后加一步标准化光浸泡，用来把暂时损失和持久损失分开。
- 缓解方向：核心在前表面钝化，包括AlOx厚度与沉积方式、SiON盖层、PEALD工艺、SiNx折射率和氢管理。
论文的通讯作者为Zhiwei Li。从定位上看，这是一篇偏“机理+方法论”的综述性工作，价值不在某个新数据，而在于给行业一把统一的尺子。
02TOPCon的UVID为什么“难测”：亚稳性
280–400 nm的紫外光子能量约3.1–4.4 eV，进入电池后几乎全部被正面的p⁺发射极和AlOx/SiNx钝化叠层近表面吸收。这部分能量足以扰动界面处的Si–H键和固定电荷，表面复合上升，最直接的表现就是开路电压（Voc）下降。
麻烦在于，TOPCon的UVID有很强的亚稳性。论文指出：UV照射结束后，电池放在暗处还会继续掉功率，主要表现为Voc进一步下降，过程符合双指数动力学；而这部分附加损失大多可以通过光浸泡或热退火恢复，机理与氢的再分布以及钝化界面电荷陷阱状态的变化有关。
图1 UV照射、暗存与光浸泡恢复过程示意（定性示意，非实测数据）
这带来一个很现实的问题：同一批样品，UV结束后隔一天测和隔两周测，结果可能差出一截。而“长时间暗存”恰恰是户外不存在的工况，组件每天都会被太阳重新照一遍。天合团队表示，田间测试已确认这部分亚稳损失不影响户外实际发电量，因为每日日照会让它动态恢复。
这个判断并不孤立。Fraunhofer ISE与CSP今年3月在EPJ Photovoltaics发表的研究，对比了3类TOPCon组件和1类PERC组件在5个户外场地、最长28个月的数据，结论是：UV后的短时光浸泡稳定化对实验室评估必不可少，它能抵消暗存效应，不做稳定化时其中一类组件测得的损失高达约6.5%；做了稳定化之后，室内测试与户外衰减高度相关，对TOPCon组件仅略有高估。晶科与UNSW在Energy & Environmental Science上的工作，也从材料层面验证了TOPCon的UVID可以通过光浸泡恢复。
暗存把损失放大了，光照又能把它“还回来”。UV测试后不做恢复，测出来的数字很可能高估真实风险。
03r-UVID vs ir-UVID：一次光浸泡划出的分界线
理解了亚稳性，r/ir的划分逻辑就很直观了：以一次标准化的光浸泡为界，恢复回来的部分归为r-UVID，恢复之后仍然存在的部分归为ir-UVID。
图2 区分r-UVID与ir-UVID的测试流程示意
为什么要配合“更高剂量”？现行IEC 61215的UV预处理（MQT 10）累计剂量只有15 kWh/m²，设计初衷是筛查封装材料的早期失效，对TOPCon电池级的UVID既不够“狠”，也没有规定恢复步骤，可能抓不到TOPCon特有的衰减机理。剂量上去之后，持久性损伤才有机会显形；再用光浸泡把亚稳部分剥掉，剩下的才有比较价值。
| 维度 | r-UVID（可逆） | ir-UVID（不可逆） |
|---|---|---|
| 判定方式 | 标准化光浸泡/退火后恢复的部分 | 恢复程序之后仍保留的部分 |
| 典型表现 | 暗存后Voc继续下降，双指数动力学 | 恢复后仍存在的功率与Voc损失 |
| 机理线索 | 氢再分布、界面电荷陷阱状态变化 | 钝化叠层难以自愈的持久变化，机理仍在研究 |
| 户外影响 | 每日日照动态恢复，田间未见发电影响 | 直接计入长期衰减与发电量 |
| 最该关心的人 | 测试实验室、认证机构 | 质保、融资、电站评估 |
表1 r-UVID与ir-UVID对比（据论文报道整理）
恢复之后剩下的那部分，才是该写进质保条款和发电量模型的“真衰减”。
04对齐IEC TS 63624-1：标准走到哪一步了
这次分类之所以值得重视，很大程度上是因为它挂靠在一份正在落地的国际标准上。我们补充检索了这份标准的情况：
- 名称与归口：IEC TS 63624-1《光伏组件 紫外诱导衰减测试方法 第1部分：晶体硅》，属IEC TC 82下的技术规范（TS）。
- 牵头方：据TaiyangNews 2025年2月报道，由阿特斯联合中国电子技术标准化研究院等单位推动立项。
- 覆盖内容：光源、测试条件、辐照剂量、样品要求，以及亚稳态稳定化与恢复流程。
- 剂量线索：2025年公开论文引用的早期草案曾提出120 kWh/m²，并折算为约5–8年户外UV暴露；但Kiwa PVEL把同样的120 kWh/m²估算为约1–2年户外暴露。剂量与“户外年数”的换算依赖地点和光谱假设，各方口径并不一致，最终剂量以正式发布文本为准。
- 当前进度：多国标准化机构的项目页显示，该项目6月进入50.00阶段（最终文本提交批准）后，已于2026年10月2日推进到50.20阶段（校样已送秘书处或启动最终投票），下一阶段计划在11月下旬。截至发稿，尚未正式出版。
检测机构其实已经先走了一步。Kiwa PVEL的UVID测试采用60 °C、短路状态下前表面120 kWh/m²（金卤灯；若用UV荧光灯则为75 kWh/m²）的剂量，若平均衰减达到2%及以上，会追加至少1 kWh/m²的全光谱光浸泡并在4小时内复测，还可选延长到UVID360；Fraunhofer CSP也已对外提供依据IEC TS 63624-1的UV测试服务。“先照UV、再做恢复”正在成为行业事实流程，天合这篇论文做的，是给恢复前后的两部分损失正式命名、讲清机理。
标准管“怎么测”，r/ir分类管“测出来怎么解读”，两者配合，测试报告才能直接对接质保和融资。
05缓解路径：钝化叠层上的取舍题
论文强调，UVID的严重程度高度依赖AlOx厚度与沉积方式、氢含量与键合构型以及盖层选择，并且厂家之间差异显著，背后是硅片质量、钝化沉积工艺和发射极掺杂分布的不同。具体的缓解手段，几乎每一项都是“有收益、也有代价”：
图3 TOPCon正面钝化叠层与UVID主要调控点示意
| 调控手段 | 收益 | 代价/风险 |
|---|---|---|
| 加厚/优化AlOx | UV抗性提升最直接 | 过厚易起泡、界面缺陷增加、隧穿电阻上升 |
| SiON盖层 | 稳定氢，减少界面电荷干扰，改善化学钝化 | 工艺窗口与产线兼容性需验证 |
| PEALD替代常规PECVD | 通常UV抗性更好 | 效果依具体工艺而定，设备与节拍成本 |
| 调整SiNx折射率 | 增强UV吸收，保护下层界面 | 吸收过多会损失短波光学增益 |
| 氢管理 | 保留有益的氢钝化 | 需协同沉积温度、气体配比、烧结与退火曲线 |
表2 UVID主要缓解手段的收益与代价（据论文报道整理）
值得一提的是SiNx这一项。天合团队的思路是调高折射率、让SiNx多吸收UV来“挡刀”；而晶科与UNSW的研究则发现，厚AlOx配合低Si:N比的SiNx能提升UV抗性，并提到该层对UV的反射增强。两条路线并不矛盾，但说明SiNx的优化方向要放在整个叠层的光学与钝化设计里统筹看，不能简单套一个折射率数字。
06我们的看法：利好在哪，还差什么
整体来看，我们对这项工作持积极态度。它至少带来三方面的实际价值：
- 对质保与融资：把“测出来的数”和“该赔的数”分开。业主和银行真正需要定价的是ir-UVID，r/ir分类让第三方报告有了可直接引用的口径。
- 对电池厂：厂间差异大意味着UVID更多是工艺能力问题，而不是TOPCon路线的“原罪”。有了统一判据，做得好的厂家可以拿数据说话。
- 对材料与组件端：电池端提高钝化耐受性，封装端用UV截止或UV转光（UVDS）胶膜减少到达电池的UV，两者互补。分清r/ir之后，也更容易评估胶膜方案到底帮电池挡掉了多少“真衰减”。
同时也要看到，ir-UVID并不是可以忽略的小数。NREL今年2月发布的研究显示，在相当于约一年户外的UV剂量之后，部分TOPCon电池在恢复后仍有2.3%–3.2%的不可恢复损失，已超出常见质保对首年衰减的容许范围；而暗存造成的附加损失，在UV LED照射下几秒到几分钟就能恢复。这恰好从另一个方向印证了r/ir分类的意义：可逆部分容易“还回来”，真正要盯住的是剩下的那部分。
还有几个仍待回答的问题。首先，“可逆”不等于“无害”：UNSW今年的一项研究提出，部分UVID在电学上可逆、在结构上却不可逆，多轮“UV照射—恢复”循环之后，r-UVID是否会逐步转化为ir-UVID，值得在标准实施中重点验证。其次，论文团队自己也列出了开放问题：热与UV的耦合作用、荧光灯与金卤灯等光源的等效判据、UVB相对UVA的影响、Isc与钝化相关参数劣化规律的差异，以及针对ir-UVID的缓解手段仍不成熟。
r/ir分类让UVID从“吵不清”变成“算得清”，下一步要看的是ir-UVID的长期数据和针对性解法。
07写在最后
过去两年，TOPCon的UVID经历了从“被忽视”到“被放大”的过程：一份没做恢复的测试报告，可能让一个本来可靠的产品背上不必要的风险标签；反过来，一句笼统的“可恢复”，也可能掩盖真正的持久性损伤。天合这篇论文和IEC TS 63624-1一起，把这件事往“可测量、可解读、可定价”推进了一大步。
对一线工程师来说，最直接的启示是：下次看UV测试报告，先问一句“做恢复了吗？恢复后还剩多少？”。我们也会持续跟进IEC TS 63624-1的正式发布和更多ir-UVID的长期数据。
你们的UV测试流程里，恢复步骤是怎么做的？欢迎与我们交流。
参考资料
- pv magazine. Trina Solar researchers propose new classification of ultraviolet-induced degradation in TOPCon solar cells. 2026-10-14.
- Zhiwei Li（通讯作者）等. Ultraviolet-induced degradation in TOPCon solar cells: Reversible (r-UVID) and irreversible (ir-UVID) degradation, mechanisms and mitigation strategies. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2026.
- IEC TS 63624-1 ED1 项目信息（Photovoltaic (PV) modules – Test method for ultraviolet-induced degradation – Part 1: Crystalline Silicon），塞尔维亚标准化研究所（ISS）/保加利亚标准化研究所（BDS）项目页，查询于2026-10-26.
- TaiyangNews. China Solar PV News Snippets（Canadian Solar leads IEC standard proposal for UV-induced degradation testing）. 2025-02-07.
- Fraunhofer ISE / CSP. UV-induced degradation: comparative analysis of PV module testing and stabilization procedures against outdoor behavior. EPJ Photovoltaics, 2026, 17: 15. doi:10.1051/epjpv/2026007
- Zhang P. 等（晶科能源 / UNSW）. A non-destructive UV Raman characterisation platform to enable insight into the mechanism of reversible UVID in TOPCon solar cells. Energy & Environmental Science, 2026, 19(4): 1148–1158. doi:10.1039/d5ee05078b
- pv magazine. Thicker aluminum oxide layers can reduce ultraviolet-induced degradation in TOPCon solar cells（UNSW, Solar Energy Materials and Solar Cells）. 2026-01-07.
- pv magazine. NREL researchers quantify UV-induced degradation levels in TOPCon solar cells. 2026-02-03.
- Kiwa PVEL. PQP UV-Induced Degradation (UVID) test procedure.
- Report on the relevance of perovskite module outdoor ageing performance and indoor UV degradation trend. Nanoscale Advances, 2025. doi:10.1039/D5NA00622H（引用IEC TS 63624-1草案剂量信息）
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