在全球“雙碳”目標(biāo)推動(dòng)下，光伏產(chǎn)業(yè)迎來爆發(fā)式增長。光伏組件作為太陽能發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，其長期可靠性直接關(guān)系到電站的發(fā)電效率、投資回報(bào)周期與運(yùn)行安全。然而，組件在戶外長期服役過程中，持續(xù)暴露于太陽光（尤其是紫外線）、高溫、高濕、溫差循環(huán)等復(fù)雜環(huán)境因素下，極易發(fā)生材料老化、性能衰減甚至功能失效。其中，紫外線（UV）輻射是導(dǎo)致光伏組件封裝材料、背板、膠膜等有機(jī)材料降解的主要誘因之一。

為科學(xué)評估光伏組件的抗紫外線老化能力，我國制定了GB/T 19394 2003《光伏組件紫外預(yù)處理試驗(yàn)方法》，該標(biāo)準(zhǔn)成為光伏產(chǎn)品耐候性測試的關(guān)鍵依據(jù)。本文將圍繞光伏組件紫外線老化測試，系統(tǒng)解析其耐候機(jī)理，深入剖析GB/T 19394標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求、試驗(yàn)流程與判定準(zhǔn)則，并結(jié)合工程實(shí)踐提出優(yōu)化建議，為光伏產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量控制與項(xiàng)目選型提供專業(yè)參考。

一、紫外線老化對光伏組件的危害與耐候機(jī)理

1.1紫外線輻射的破壞機(jī)制

太陽光譜中波長在280–400nm的紫外線（UV）雖僅占太陽總輻射能量的約5%，但其光子能量高，足以破壞有機(jī)材料的化學(xué)鍵，引發(fā)光氧化反應(yīng)。主要破壞形式包括：

聚合物鏈斷裂：EVA膠膜、背板（如TPT、KPK結(jié)構(gòu)）中的聚合物在UV作用下發(fā)生斷鏈，導(dǎo)致黃變、脆化；

交聯(lián)反應(yīng)異常：過度交聯(lián)使材料變硬、失去彈性，易開裂；

發(fā)色團(tuán)生成：形成共軛結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致材料黃變，降低透光率；

界面脫粘：膠膜與玻璃、電池片之間粘接強(qiáng)度下降，產(chǎn)生氣泡或分層。

1.2關(guān)鍵材料的UV敏感性排序

EVA封裝膠膜高黃變、交聯(lián)度下降、粘接性減弱

聚合物背板（PET層）高粉化、開裂、絕緣性下降

聚合物背板（含氟膜）中氟膜可延緩老化，但長期仍會脆化

玻璃低抗UV能力強(qiáng)，但表面涂層可能受影響

電池片低直接UV損傷小，但間接影響導(dǎo)致效率降低

1.3耐候設(shè)計(jì)的防護(hù)機(jī)理

為提升抗UV老化能力，光伏組件采用多層級防護(hù)策略：

材料改性：在EVA中添加UV吸收劑（如苯并三唑類）、光穩(wěn)定劑（如受阻胺HALS）；

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：使用雙面含氟背板、共擠型背板，提升阻隔性能；

光譜管理：采用高透玻璃、抗UV涂層，濾除有害短波紫外線；

加速老化與實(shí)證結(jié)合：通過實(shí)驗(yàn)室加速測試模擬25年戶外老化。

二、GB/T 19394 2003標(biāo)準(zhǔn)核心內(nèi)容解析

GB/T 19394 2003《光伏組件紫外預(yù)處理試驗(yàn)方法》等效采用IEC 61215 2:2005中的MQT 10（UV Preconditioning Test），是光伏組件型式試驗(yàn)的重要組成部分，主要用于評估組件在紫外線照射下的耐久性。

2.1適用范圍

適用于晶體硅光伏組件（包括單晶、多晶）；

也適用于薄膜組件（需根據(jù)材料特性調(diào)整）；

主要用于型式試驗(yàn)，非出廠檢驗(yàn)。

2.2測試目的

驗(yàn)證組件在長期紫外線輻射下的結(jié)構(gòu)完整性；

檢測封裝材料是否發(fā)生黃變、脫層、裂紋等缺陷；

評估組件在后續(xù)機(jī)械載荷、濕熱、熱循環(huán)等測試前的穩(wěn)定性。

2.3試驗(yàn)設(shè)備要求

紫外老化試驗(yàn)箱：配備UVA 340或UVB 313型熒光紫外燈管；

輻照度控制：波長280–385nm范圍內(nèi)，輻照度為0.75 W/m2±10%（典型值）；

溫度控制：黑板溫度（BPT）控制在60℃±5℃；

濕度控制：可選，但標(biāo)準(zhǔn)推薦在干燥條件下進(jìn)行；

樣品架：確保組件表面與燈管平行，距離25–50mm。

2.4試驗(yàn)條件與流程

1.樣品準(zhǔn)備：

取完整組件（通常為3塊），清潔表面；

預(yù)處理：在標(biāo)準(zhǔn)測試條件（STC）下測試初始電性能（Isc、Voc、Pmax）。

2.紫外照射：

總紫外輻照能量：15 kWh/m2（以280–385nm波段計(jì)）；

累計(jì)照射時(shí)間根據(jù)輻照度計(jì)算，例如在0.75 W/m2下，約需2000小時(shí)；

連續(xù)或循環(huán)照射，每200小時(shí)可暫停檢查。

3.試驗(yàn)后檢查：

外觀檢查：有無黃變、氣泡、脫層、裂紋、背板粉化等；

絕緣耐壓測試：組件邊框與電路間施加1000V+2倍系統(tǒng)電壓，1分鐘，無擊穿；

濕漏電流測試（可選）：評估絕緣性能下降；

電性能復(fù)測：在STC下測試Pmax衰減率，通常要求≤5%。

2.5判定標(biāo)準(zhǔn)

組件通過測試需滿足：

無可見的結(jié)構(gòu)性損傷（如脫層、裂紋）；

絕緣電阻≥40 MΩ（或滿足系統(tǒng)電壓要求）；

無電路開路或短路；

Pmax衰減不超過規(guī)定限值（通常≤5%）；

可通過后續(xù)的熱循環(huán)、濕熱濕凍等可靠性測試。

三、測試實(shí)施關(guān)鍵要點(diǎn)與常見問題

3.1燈管選型與校準(zhǔn)

UVA 340：模擬太陽光譜中300–360nm段，更接近真實(shí)戶外UV，推薦用于光伏測試；

UVB 313：含更多短波UV，加速老化，適用于材料篩選，但可能過度嚴(yán)酷；

燈管使用超過1000小時(shí)后需更換，定期用輻照計(jì)校準(zhǔn)。

3.2樣品放置與邊緣效應(yīng)

組件應(yīng)平放，有效照射區(qū)域覆蓋整個(gè)發(fā)電面；

避免邊緣遮擋或反射不均，導(dǎo)致局部老化差異。

3.3溫度控制的重要性

溫度過高會加劇熱老化，與UV產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)；

溫度過低則老化速率減緩，導(dǎo)致測試不真實(shí)；

推薦使用黑板溫度計(jì)（BPT）而非空氣溫度。

3.4常見失效模式分析

失效現(xiàn)象可能原因及改進(jìn)措施

EVA黃變:UV吸收劑不足、交聯(lián)劑過量優(yōu)化配方，添加穩(wěn)定劑

背板開裂:PET層老化、氟膜厚度不足改用共擠型背板或PA/PET復(fù)合材料

電池片斷裂:熱應(yīng)力+UV脆化協(xié)同作用優(yōu)化焊接工藝，提升組件抗彎性

絕緣失效:背板擊穿、邊框接地不良加強(qiáng)邊框密封，提升材料體積電阻率

四、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用與行業(yè)發(fā)展趨勢

4.1與IEC 61215系列的協(xié)同關(guān)系

GB/T 19394是IEC 61215 2中MQT 10的等效轉(zhuǎn)化，通常作為以下測試的前置條件：

熱循環(huán)（MQT 11）

濕熱（MQT 12）

機(jī)械載荷（MQT 16）

順序建議：UV預(yù)處理→熱循環(huán)→濕熱→最終電性能測試，以模擬真實(shí)老化路徑。

4.2行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

主流組件廠商將GB/T 19394納入型式試驗(yàn)必做項(xiàng)目；

第三方檢測機(jī)構(gòu)（如CGC、TüV、CQC）依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)出具認(rèn)證報(bào)告；

大型電站EPC項(xiàng)目招標(biāo)文件中明確要求提供UV測試報(bào)告。

4.3標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)方向

新版GB/T 19394修訂在即：擬參考IEC 61215 2:2021，增加對雙面組件、大尺寸組件的測試要求；

引入光譜加權(quán)老化模型：基于實(shí)際地域UV分布（如青藏高原、沿海地區(qū)）制定差異化測試方案；

推動(dòng)戶外實(shí)證與加速測試相關(guān)性研究：建立“加速因子”數(shù)據(jù)庫，提升預(yù)測精度。

五、提升抗UV老化的工程建議

5.1材料選型優(yōu)化

選用抗UV型EVA或POE膠膜（POE更優(yōu)，無醋酸乙烯酯，耐水解與UV）；

背板優(yōu)先選擇三層共擠型KPK或CPC結(jié)構(gòu)，避免涂覆型背板分層；

增加UV截止涂層于玻璃表面，減少有害光透過。

5.2工藝控制

層壓工藝中確保交聯(lián)度達(dá)標(biāo)（通常75–85%），避免欠硫或過硫；

控制EVA中過氧化物與助劑比例，減少自由基殘留。

5.3設(shè)計(jì)與應(yīng)用適配

高海拔、強(qiáng)日照地區(qū)（如西藏、青海）應(yīng)選用更高UV耐候等級組件；

農(nóng)業(yè)光伏、水面光伏等高濕熱環(huán)境，需綜合考慮UV+濕熱協(xié)同老化。

六、結(jié)語

紫外線老化是影響光伏組件25年生命周期可靠性的關(guān)鍵因素之一。GB/T 19394 2003作為我國光伏組件抗UV性能評估的基石標(biāo)準(zhǔn)，為行業(yè)提供了科學(xué)、統(tǒng)一的測試方法。然而，隨著組件技術(shù)迭代（如N型TOPCon、HJT、鈣鈦礦疊層）、材料革新與應(yīng)用場景多元化，測試標(biāo)準(zhǔn)也需持續(xù)升級。

未來，應(yīng)推動(dòng)“加速測試—失效模型—戶外實(shí)證”三位一體的耐候評價(jià)體系，深度融合材料科學(xué)、環(huán)境氣象與大數(shù)據(jù)分析，真正實(shí)現(xiàn)從“通過測試”到“預(yù)測壽命”的跨越。唯有如此，光伏產(chǎn)業(yè)才能在高質(zhì)量發(fā)展的道路上行穩(wěn)致遠(yuǎn)，為全球綠色能源轉(zhuǎn)型提供堅(jiān)實(shí)支撐。