IEC 61215測試序列示意圖IEC 61730測試序列示意圖極電光能1.2m×0.6m鈣鈦礦組件IEC認證證書極電光能鈣鈦礦組件85℃/85RH%高溫高濕老化2004h衰減4.74%極電光能鈣鈦礦組件-40℃/85℃溫度循環老化400次衰減1.46%極電光能鈣鈦礦組件在一個標準太陽及60℃聯動老化2304h無衰減極電光能鈣鈦礦組件UV輻照104kWh衰減4.79%極電光能鈣鈦礦組件戶外電站運行13個月無衰減文獻報道的鈣鈦礦太陽電池在光/濕/熱聯合作用下的衰減曲線和T80壽命

【編輯| 黑鷹光伏 江南】

一直以來，穩定性是制約鈣鈦礦光伏技術商業化的關鍵因素。為了驗證鈣鈦礦組件的穩定性，頭部企業率先展開相關測試。2023年，極電光能1.2m×0.6m的鈣鈦礦組件產品通過了國際權威機構TüV-SUD的IEC61215、61730全套序列測試認證。

眾所周知，IEC61215、61730系列標準是行業公認的光伏組件安全性及可靠性評估的國際標準，是光伏組件進入市場的必備通行證。該標準模擬光伏組件戶外25年運行期間可能經受的高低溫、光輻照（包括紫外輻照）、濕熱、濕凍、高電壓、長時間熱斑、各種機械載荷等極端外部環境以及上述各因素的聯合作用等，因此，通過這一測試，本身就說明光伏組件穩定性和安全性已經達到了較高的水平。

為了進一步驗證產品穩定性，企業還會展開更嚴格的“強化版IEC61215測試”，即對IEC61215中的關鍵測試項DH1000、TC200進行加嚴測試，延長兩個測試序列的測試時間和周期，這是晶硅光伏行業中產品性能測試的常用手段。極電光能對所產出的鈣鈦礦組件進行了DH2000、TC400測試（即比IEC61215標準加嚴一倍）。

結果表明，極電光能生產的鈣鈦礦組件能夠通過上述加嚴測試，測試后功率衰退分別為4.74%和1.46%，均低于標準規定的≤5%的判定標準。

鈣鈦礦材料的特性決定了鈣鈦礦組件的衰減機制與晶硅組件不盡相同。首先，鈣鈦礦是一種離子晶體，本身“軟晶格”的屬性，使其在高溫、光照、紫外等外界環境條件的誘導下，易于發生離子遷移，甚至材料降解；其次在組件結構中，鈣鈦礦膜層表面往往存在較多的缺陷，這些缺陷會導致與功能膜層之間的界面復合，從而影響組件的長期工作穩定性。正因為鈣鈦礦組件有著特殊的衰減機制，除IEC標準外，采用更具針對性的老化測試項目，例如紫外老化測試和光熱聯合老化測試，對表征和提升鈣鈦礦組件的穩定性十分關鍵。

因此，除通過IEC各項測試外，借鑒國際標準化組織（ISO）制定的International Summit on Organic Photovoltaic Stability (ISOS)協議，參照ISOS-L條款進行了“光熱聯合老化測試”，即在一個標準太陽下（AM1.5光譜，輻照強度1KW/m2），同時附加60℃溫度，對鈣鈦礦組件進行聯合加速老化。

結果顯示，經過2304小時的老化，組件功率沒有衰減。此外，內部還對鈣鈦礦組件進行了高劑量紫外輻照加速老化測試。

經104 kWh的紫外輻照，組件功率衰減僅為4.79%。上述兩項光熱聯合老化以及紫外老化測試結果表明，極電光能鈣鈦礦組件產品可耐受高溫、高濕等苛刻環境條件，并且在戶外光、熱綜合環境作用下，同樣具有優異的長期穩定性及可靠性。

戶外實證是對光伏產品進行穩定性與可靠性檢驗的最直接手段。極電光能去年3月搭建了鈣鈦礦戶外實證電站，目前已運行了13個月。運行期間對組件功率進行定期測試，結果顯示，組件功率沒有衰減，反而略有提升。

鈣鈦礦組件壽命到底能不能達到25年或者更長？實際上，學界已有很多的實驗數據的為這一問題做出了解答。比如，2022年，Science上發表了一篇關于鈣鈦礦電池穩定性的文章（Z. Zhao et al, Science,10.1126/science.abn5679(2022）。作者通過界面鈍化等手段提升鈣鈦礦太陽電池的穩定性，并對鈣鈦礦太陽電池在35-110°C、65%相對濕度、1200W/m2的輻照下（1.2sun/35-110°C/65%RH）進行加速老化。結果顯示，當溫度為35°C時，老化3531小時后無任何衰退；隨著老化溫度的升高，可以觀察到電池效率的衰減，溫度越高衰減越快。當溫度為110°C時老化2100小時，效率衰退20%（如下圖所示）。下圖同時展示了不同老化溫度下，功率保持80%的時間（T80壽命）。

根據上述數據，可以推算出鈣鈦礦組件在戶外實際應用時的壽命。在喀什地區光伏組件在戶外電站上全年的工作溫度（即有光照時段的組件溫度）在0-45°C之間，絕大部分在35°C以下。考慮到喀什地區年輻照量約為1850kWh/m2，那么可以推算出，鈣鈦礦電池如果全年工作在35°C，其T80=51,000小時，相當于51000×1.2/1800=33年壽命。由此可見，大面積鈣鈦礦組件產品壽命達到甚至超過25年是可以實現的。

為持續提升鈣鈦礦組件穩定性，極電光能開發了“四位一體”的穩定性成套解決方案。首先通過調控鈣鈦礦結晶過程和添加劑/鈍化劑，降低材料中的缺陷密度、抑制光熱作用下Pb-I鍵的破壞、錨定易遷移的離子，從而有效降低可遷移離子數量并阻止離子遷移；其次，通過開發能級更匹配的功能層以及界面緩沖層材料，抑制界面缺陷及復合，進一步阻止離子的遷移，尤其是杜絕離子跨膜層遷移；再次，開發了功能膜層無損沉積技術，做到在鈣鈦礦膜層上制備其它膜層時，不對下面的各膜層造成損害；最后開發激光修復技術，鈍化激光劃刻熱效應形成的新缺陷。上述四項技術綜合應用，有效提升了組件的長期穩定性與可靠性。

綜上，極電光能通過不斷地技術進步，使得組件的穩定性持續提升。同時，搭建了基于IEC標準、ISOS標準、及戶外實證等“三維一體”的長期穩定性測試驗證體系，為鈣鈦礦組件的商業化展開了大量開拓性工作。

作為一家致力于鈣鈦礦技術產業化的高科技企業，極電光能一直注重技術研發和產業創新，持續推進科技成果的轉化應用。未來將繼續秉持“奮斗、創新、共贏”的核心價值理念，持續加強產品力打造，以更優質的鈣鈦礦光伏產品助推能源的可持續發展。