自然老化非晶硅光伏建筑一体化材料的微宏观性能与电热机械响应机制研究

为解决BIPV应用中非晶硅薄膜光伏材料长期老化导致的性能退化问题，研究人员通过单轴拉伸实验和微观形貌表征，揭示了老化样品在4108 MPa弹性模量和49.86 MPa拉伸强度下的失效机制，发现电压失效先于温度下降的独特电-热-机械耦合现象，为评估建筑光伏系统长期安全性提供了重要依据。

　　

在建筑一体化光伏(BIPV)领域，非晶硅(a-Si)薄膜太阳能电池凭借轻质、柔性和易安装等优势广受青睐。然而这些材料在自然环境中长期服役后会出现显著性能衰减。最新研究聚焦经历自然老化的a-Si光伏组件，通过精密的单轴拉伸测试结合微观表征技术，完整揭示了材料从加载到失效全过程的行为特征。

实验数据显示，老化后的光伏材料展现出4108 MPa的弹性模量和49.86 MPa的抗拉强度。有趣的是，失效过程呈现出独特的级联反应：不锈钢基板断裂导致结构失效前，电学性能衰减和温度下降就已显现，且温度响应滞后于电压失效。这种电-热-机械(electro-thermal-mechanical)耦合现象表明，光伏性能的丧失会引发内部电流减弱，进而引起温度降低。该发现为理解BIPV系统长期可靠性提供了关键机理认知，对评估建筑光伏结构的安全服役寿命具有重要指导价值。