光伏组件性能测试中光致衰减测试的标准条件及流程

光致衰减（Light-Induced Degradation，LID）是光伏组件在首次强光暴露下，因晶硅材料中硼氧复合体激活导致的暂时性能下降，直接影响组件初始发电效率与长期可靠性，是评估组件质量的核心指标之一。为确保测试结果可对比、可追溯，光致衰减测试需严格遵循IEC 61215、IEC 60904等国际标准的条件与流程。本文从样品准备、环境控制到数据计算，拆解光致衰减测试的标准化要求，为行业提供实操指引。

光致衰减测试的核心定义与测试目的

光致衰减的本质是晶硅组件中“硼氧复合体”的光照激活：硅片中的硼杂质与氧杂质结合形成浅能级缺陷，捕获光生载流子，导致短路电流（Isc）、最大输出功率（Pmax）或转换效率（η）暂时下降。这种衰减是可逆的——黑暗环境中缺陷会逐渐钝化，性能部分恢复，但稳定后的衰减率直接反映组件初始性能的稳定性。

测试的核心目的有两点：一是验证组件“首次光照”后的性能保持能力，避免电站安装后因初始衰减导致发电损失；二是为组件长期可靠性评估提供基础数据，比如结合电势诱导衰减（PID）、热循环测试，全面判断使用寿命。需注意，LID是“暂时衰减”，与不可逆的“光致退化（LIDE）”（如材料老化）有本质区别，测试需聚焦“首次光照”的短期变化。

测试前的样品准备标准

样品准备需满足三点要求：一是数量合规——根据IEC 61215，至少选取3块同批次、同型号的“未使用组件”（未暴露于200W/m²以上强光），若客户要求可增加至5块以提升代表性；二是预处理充分——样品需在25℃±5℃、相对湿度≤65%的环境中静置24小时，消除运输或存储中的温度波动影响（如冬季低温存储的组件，需先恒温确保表面温度与环境一致）；三是外观无缺陷——若组件有裂纹、封装胶膜黄变或接线盒松动，需更换样品，外观损伤会导致测试中出现异常衰减（如进水短路）。

测试环境的标准条件

测试环境需从三方面控制：温度需稳定在25℃±2℃（组件表面温度与环境偏差≤1℃），否则会影响Voc测试准确性（Voc随温度升高线性下降，每升1℃降约2mV）；辐照源需符合IEC 60904-9的A级标准——光谱匹配AM1.5G（偏差≤25%）、辐照强度1000W/m²±5%，常用稳态太阳模拟器（用于长时间光暴露）或脉冲模拟器（快速测试）；光谱匹配度需定期校准（每季度一次），避免蓝光过多高估Isc或红光不足低估效率。

初始电性能测试的标准流程

初始测试是衰减率计算的基准，需按IEC 60904-1执行：首先，样品需在测试环境中稳定30分钟（脉冲模拟器需预照射10次消除暗电流）；其次，用太阳模拟器测试I-V曲线，每块组件测3次取平均值，记录Isc、Voc、Pmax、η、FF等参数；最后，验证数据一致性——若3次Pmax偏差超过1%，需检查模拟器校准或组件接线（端子氧化会增大接触电阻，影响电流测试）。

光暴露的标准参数与执行要求

光暴露需控制总剂量、强度与连续性：总辐照剂量需达5kWh/m²±5%（计算方式：辐照强度×时间，如1000W/m²需暴露5小时）；辐照强度需保持1000W/m²±5%，每15分钟记录一次，偏差超10%需调整（如清洁模拟器窗口灰尘或增加灯泡功率）；温度需控制在25℃±5℃，超30℃需开冷却系统（避免热衰减与LID叠加）；暴露需连续，若中断需补回缺失剂量（如中断1小时，需延长暴露1小时）。

光暴露后的恢复与二次测试

光暴露结束后，组件需在黑暗环境（光照≤10W/m²）中恢复24小时（温度25℃±2℃），让硼氧复合体钝化，分离暂时衰减与永久衰减；恢复后按初始测试的相同流程二次测试，确保环境条件一致（温度、辐照源、光谱匹配度），避免环境差异导致数据偏差。若二次测试出现“负衰减”（Pmax高于初始值），需检查恢复时间是否足够或设备是否故障。

衰减率计算的标准方法

衰减率按IEC 61215公式计算：衰减率（%）=（初始Pmax-二次Pmax）/初始Pmax×100%（若用Isc计算，替换Pmax即可）。多块样品需计算单块衰减率再取平均值（如3块样品衰减率4.2%、4.5%、4.8%，平均4.5%）。结果判定需符合IEC 61215要求——衰减率≤5%，否则需改进材料（如低硼硅片）或工艺（优化退火）。

测试中的关键注意事项

测试需关注细节：一是避免机械损伤——搬运组件轻拿轻放，防止边框变形或玻璃碎裂（微裂纹会增加漏电流）；二是数据追溯——记录样品编号、测试时间、温度、辐照强度、结果，保存至少5年；三是设备校准——太阳模拟器每季度校准光谱与强度，温度传感器每年校准（精度±0.5℃），测试仪每半年校准（电流电压精度±0.5%）；四是避免交叉污染——测试不同批次组件前清洁测试舱，防止灰尘或油污影响辐照吸收；五是人员培训——需熟悉流程，如温度超限时需开冷却系统而非关闭辐照源（会导致剂量不足）。