關(guān)于雙面組件特性及成本收益介紹和分析

近段時間雙面組件一直是光伏人探討的熱門話題，在剛剛結(jié)束的第三批光伏領(lǐng)跑者項目中，國電投、中廣核、晶科攬入了71%的規(guī)模，成為第三批光伏領(lǐng)跑者項目中最大的贏家，其中三家企業(yè)不約而同的大規(guī)模使用雙面的組件來競標(biāo)。雙面組件已成為行業(yè)的新熱點，2018年也將是雙面組件爆發(fā)的一年。

一、雙面電池的介紹

1、雙面電池的定義

雙面組件顧名思義就是正、反面都能發(fā)電的組件。當(dāng)太陽光照到雙面組件的時候，會有部分光線被周圍的環(huán)境反射到雙面組件的背面，這部分光可以被電池吸收，從而對電池的光電流和效率產(chǎn)生貢獻(xiàn)。

2、雙面電池的分類

根據(jù)電池基底的不同可以分為P型雙面和N型雙面。

考慮電池成本低及技術(shù)約束小，P型PERC雙面雙玻組件當(dāng)下成為被更多企業(yè)所認(rèn)可的量產(chǎn)化路線，代表企業(yè)如晶澳太陽能、天合光能、隆基樂葉等。N型電池由于硅片少子壽命比較長、沒有硼氧對引起的光致衰減，因此要優(yōu)于P型電池。

根據(jù)雙面電池的封裝技術(shù)可分為雙面雙玻組件、雙面（帶邊框）組件，其中雙面雙玻組件采用雙層玻璃+無邊框結(jié)構(gòu)，雙面（帶邊框）組件采用透明背板+邊框形式。

圖1 雙面雙玻組件結(jié)構(gòu)圖

如果不使用鋁框的雙玻雙面組件，減少了鋁的使用，每瓦成本下降11 分/瓦。所以主流的結(jié)構(gòu)還是以雙玻雙面電池組件為主。

3、雙面電池主要技術(shù)路線分析

滿足制作雙面組件要求的電池種類很多，如p型PERC，N型PERT，HJT，HBC等等。 原則上電池只要正反面都采用透光介質(zhì)膜鈍化或減反基本都可以做出雙面電池。接下來小固就目前市場上應(yīng)用比較多的P型PERC，N 型PERC 和N 型HIT介紹下其主要技術(shù)路線：

從上表可以看出，在選擇技術(shù)方向上，目前主流廠家存在較大的分歧。P 型PERC 雙面雖然雙面率最低，轉(zhuǎn)化效率也最低，但是是目前最快達(dá)到量產(chǎn)化的產(chǎn)品。N 型PERC 雙面轉(zhuǎn)化效率介于兩者之間，但是量產(chǎn)化之后成本下降有待驗證。

二、提高雙面組件系統(tǒng)發(fā)電量的措施

上述所列都是影響雙面系統(tǒng)發(fā)電量的因素，小固會根據(jù)影響的因素來詳述提高發(fā)電量的措施。

1、組件方位角

不同的方位角對雙面系統(tǒng)的發(fā)電量有很大影響，這里截取中來股份在不同方位角下做的發(fā)電量測試數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如下所示：

小固解讀：不同種類型的雙面組件其方位角要求不同，N型組件垂直安裝時建議正東西向裝。

2、組件傾角和高度

下列的數(shù)據(jù)來自于日新科技真實的測試數(shù)據(jù)：

根據(jù)模擬，反射率越大，離地高度越高，背面增益效果越明顯，當(dāng)組件離地高度在1m以上時，背部接收到的輻照度趨于穩(wěn)定。

組件的傾角和高度是影響發(fā)電量的重要因素，建議組件離地高度根據(jù)實際環(huán)境可選擇在0.3-1m之間，建議低緯度地區(qū)高密度安裝傾角增加5-10度。

3、場景反射率

場景環(huán)境的差異，會導(dǎo)致場景反射率的不同，雙面組件系統(tǒng)的發(fā)電性能也隨之發(fā)生變化。林洋新能源跟蹤對比了白漆、水泥、黃沙、鋁箔、草地五種場景的雙面組件實證系統(tǒng)，通過全年的發(fā)電量數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)相對于常規(guī)組件系統(tǒng)，雙面組件結(jié)合白漆背景發(fā)電量增益最大，然后依次是鋁箔、水泥、黃沙和草地。

雙面組件的發(fā)電量增益與實際應(yīng)用場景密切相關(guān)，背面反射率越高，發(fā)電量增益越大，白色反光膜效果最佳”，客戶可根據(jù)此原則，設(shè)計相應(yīng)的場景。

4、支架結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖2 無遮擋支架方案

圖3 組件邊緣檀條安裝圖

安裝雙面電池時，檀條一定要位于組件邊緣，避免檀條對組件背面的遮擋，同時需要減少其他構(gòu)件（譬如逆變器）對組件背面的遮擋。

小固解讀：背面和周邊環(huán)境會嚴(yán)重影響背面的發(fā)電增益，在方陣前期設(shè)計時需要充分考慮背面光通量。

三、雙面組件應(yīng)用場景

由于雙面組件的雙面發(fā)電特性，其正面吸收太陽直射光，背面接收地面反射光和空氣中的散射光，正面和背面均可以發(fā)電，所以安裝方向可以任意朝向，安裝傾角也可以任意設(shè)置。因此雙面組件適合安裝在各種場景，如農(nóng)光互補(bǔ)電站、地面電站、水面電站、陽光房、光伏大棚、公路隔音墻、幕墻、車棚、BIPV等等。

圖4 幕墻

圖5 陽光房

圖6 農(nóng)光互補(bǔ)項目

圖7 隔離墻

四、雙面組件應(yīng)用中的問題探究

1、逆變器容量增加30%的必要性

雙面組件直流側(cè)輸出電流高于常規(guī)組件，背面的增益達(dá)到30%的情況下，輸出電流的峰值大于11.5A，就要求逆變器直流側(cè)輸入電流提高；同時雙面組件背面一般能提高5-30%左右的發(fā)電量，因此雙面逆變器的輸出功率也需要進(jìn)行特殊設(shè)計。

目前雙面組件對逆變器廠家是一個不小的挑戰(zhàn)，作為逆變器廠家需要適時調(diào)整，優(yōu)化或推出符合雙面組件的逆變器。

2、雙面組件背面功率增益界定的合理性

目前對于雙面組件的功率增益全部按照正面功率來計算，沒有納入到領(lǐng)跑者計劃，在領(lǐng)跑者項目打分時，雙面組件不占優(yōu)勢。業(yè)內(nèi)關(guān)于 “雙面組件轉(zhuǎn)換率和功率計算”的討論十分熱烈，由于雙面組件最大的特點是背面參與發(fā)電，是高效率低成本光伏技術(shù)的發(fā)展方向，如果不考慮背面發(fā)電增益，不利于鼓勵雙面組件的發(fā)展。

國家發(fā)展和改革委員會研究院王斯成老師認(rèn)為雙面組件背面增益的功率按5%界定是合理的，建議雙面組件效率的計算公式為（正面功率*（1+雙面比*5%））/（組件正面面積*1000W/m2）*100%。

增益的界定值是需要仔細(xì)考量的，如果增益的界定值過高，則雙面組件可以輕易獲得滿分。如果增益界定過低，由于雙面電池的正面效率明顯低于單面組件，雙面組件根本沒有機(jī)會進(jìn)入。建議將雙面組件納入領(lǐng)跑者計劃，并合理界定雙面組件的功率增益和效率提升。

總結(jié)

從經(jīng)濟(jì)層面上，雙面組件在提升效率、帶來瓦數(shù)提升的同時，進(jìn)一步降低了成本；從技術(shù)層面上，目前主流廠家的生產(chǎn)線和雙面的技術(shù)兼容性較強(qiáng)，生產(chǎn)線修改僅需對電池的處理進(jìn)行修改，短期內(nèi)可大規(guī)模生產(chǎn)；從政策層面上，領(lǐng)跑者計劃有望進(jìn)一步推動高效電池和組件的發(fā)展。