在全球“雙碳”目標推動下，光伏產業(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系到電站的發(fā)電效率、投資回報周期與運行安全。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）輻射是導致光伏組件封裝材料、背板、膠膜等有機材料降解的主要誘因之一。

為科學評估光伏組件的抗紫外線老化能力，我國制定了GB/T 19394 2003《光伏組件紫外預處理試驗方法》，該標準成為光伏產品耐候性測試的關鍵依據(jù)。本文將圍繞光伏組件紫外線老化測試，系統(tǒng)解析其耐候機理，深入剖析GB/T 19394標準的技術要求、試驗流程與判定準則，并結合工程實踐提出優(yōu)化建議，為光伏產品研發(fā)、質量控制與項目選型提供專業(yè)參考。

一、紫外線老化對光伏組件的危害與耐候機理

1.1紫外線輻射的破壞機制

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，足以破壞有機材料的化學鍵，引發(fā)光氧化反應。主要破壞形式包括：

聚合物鏈斷裂：EVA膠膜、背板（如TPT、KPK結構）中的聚合物在UV作用下發(fā)生斷鏈，導致黃變、脆化；

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

發(fā)色團生成：形成共軛結構，導致材料黃變，降低透光率；

界面脫粘：膠膜與玻璃、電池片之間粘接強度下降，產生氣泡或分層。

1.2關鍵材料的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，但表面涂層可能受影響

電池片低直接UV損傷小，但間接影響導致效率降低

1.3耐候設計的防護機理

為提升抗UV老化能力，光伏組件采用多層級防護策略：

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）；

結構設計：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；

加速老化與實證結合：通過實驗室加速測試模擬25年戶外老化。

二、GB/T 19394 2003標準核心內容解析

GB/T 19394 2003《光伏組件紫外預處理試驗方法》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)材料特性調整）；

主要用于型式試驗，非出廠檢驗。

2.2測試目的

驗證組件在長期紫外線輻射下的結構完整性；

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)機械載荷、濕熱、熱循環(huán)等測試前的穩(wěn)定性。

2.3試驗設備要求

紫外老化試驗箱：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，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，但標準推薦在干燥條件下進行；

樣品架：確保組件表面與燈管平行，距離25–50mm。

2.4試驗條件與流程

1.樣品準備：

取完整組件（通常為3塊），清潔表面；

預處理：在標準測試條件（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）；

累計照射時間根據(jù)輻照度計算，例如在0.75 W/m2下，約需2000小時；

連續(xù)或循環(huán)照射，每200小時可暫停檢查。

3.試驗后檢查：

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；

電性能復測：在STC下測試Pmax衰減率，通常要求≤5%。

2.5判定標準

組件通過測試需滿足：

無可見的結構性損傷（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、測試實施關鍵要點與常見問題

3.1燈管選型與校準

UVA 340：模擬太陽光譜中300–360nm段，更接近真實戶外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，但可能過度嚴酷；

燈管使用超過1000小時后需更換，定期用輻照計校準。

3.2樣品放置與邊緣效應

組件應平放，有效照射區(qū)域覆蓋整個發(fā)電面；

避免邊緣遮擋或反射不均，導致局部老化差異。

3.3溫度控制的重要性

溫度過高會加劇熱老化，與UV產生協(xié)同效應；

溫度過低則老化速率減緩，導致測試不真實；

推薦使用黑板溫度計（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復合材料

電池片斷裂:熱應力+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、邊框接地不良加強邊框密封，提升材料體積電阻率

四、標準應用與行業(yè)發(fā)展趨勢

4.1與IEC 61215系列的協(xié)同關系

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

熱循環(huán)（MQT 11）

濕熱（MQT 12）

機械載荷（MQT 16）

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

4.2行業(yè)應用現(xiàn)狀

主流組件廠商將GB/T 19394納入型式試驗必做項目；

第三方檢測機構（如CGC、TüV、CQC）依據(jù)該標準出具認證報告；

大型電站EPC項目招標文件中明確要求提供UV測試報告。

4.3標準演進方向

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；

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

推動戶外實證與加速測試相關性研究：建立“加速因子”數(shù)據(jù)庫，提升預測精度。

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結構，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)度達標（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設計與應用適配

高海拔、強日照地區(qū)（如西藏、青海）應選用更高UV耐候等級組件；

農業(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、結語

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

未來，應推動“加速測試—失效模型—戶外實證”三位一體的耐候評價體系，深度融合材料科學、環(huán)境氣象與大數(shù)據(jù)分析，真正實現(xiàn)從“通過測試”到“預測壽命”的跨越。唯有如此，光伏產業(yè)才能在高質量發(fā)展的道路上行穩(wěn)致遠，為全球綠色能源轉型提供堅實支撐。