双面光伏组件的那些事

大家都知道光伏市场上的3种主要的双面光伏组件分别是:单晶n型双面光伏组件、单晶PERC双面光伏组件、异质结(HIT或HJT)双面光伏组件,那你想知道双面光伏组件的应用前景吗?

1、双面光伏组件结构及特点

1.1结构

常规的光伏组件只能从正面发电,而双面光伏组件不仅正、反两面能够发电。并且还能比常规光伏组件发出更多的电能。

1994年Moehlecke等在第一届世界光伏会议上介绍了基于p+nn+结构的双面太阳电池,该电池的正面转换效率达到了19.1%,背面转换效率为18.1%。

目前市场上的双面光伏组件主要有单晶n型双面光伏组件、单晶PERC双面光伏组件、异质结(HIT或HJT)双面光伏组件3类。

双面光伏组件的那些事
1)单晶n型双面光伏组件。图1为基于磷掺杂的n型硅制备成p+nn+结构的双面太阳电池,其采用硼扩散掺杂制备发射极,磷扩散掺杂制备n+背场。

由于n+磷背场代替常规p型硅太阳电池用铝浆印刷技术形成的铝背场,背面电极也采用与正面电极相同的栅线结构,使电池前后表面都能吸收光线,实现双面发电。

同时,组件背板采用2.5mm厚的透明玻璃使背面光线能进入电池片。单晶n型双面光伏组件的正面转换效率为18.34%,背面转换效率为15.59%,组件综合转换效率达19.90%。

双面光伏组件的那些事
2)单晶PERC双面光伏组件。图2为单晶PERC双面太阳电池结构。PERC电池即钝化发射及背局部接触电池,采用Al2O3膜对电池背表面进行钝化以提高电池转换效率。

普通的PERC电池只能正面发电,PERC双面电池是将普通PERC电池不透光的背面铝换成局部铝栅线,实现电池背面透光,同时采用2.5mm厚透明玻璃背板,制成PERC双面组件,这样来自地面等的反射光就能够被组件吸收。单晶PERC双面光伏组件的正面转换效率为18.31%,背面转换效率为11.90%,组件综合转换效率达到19.50%。

双面光伏组件的那些事
3)异质结(HIT或HJT)双面光伏组件。图3为异质结(HIT或HJT)太阳电池结构,这样电池的结构对称,正反面受光后都能发电,同时组件背板采用2.5mm厚的透明玻璃,就制成了双面光伏组件。

整个制备过程都是在200℃下的温度中进行,以避免高温工艺对硅片造成损伤。异质结双面光伏组件是3种双面光伏组件中工艺成本最高的,量产成本在4.2元/W以上。

双面光伏组件的那些事
1.2特点

1)背面可发电。双面光伏组件背面能利用来自地面等的反射光发电,地面反射率越高,电池背面接收的光线越强,发电效果越好。双面光伏组件在草地上应用能使发电量提高8%~10%,而在雪地上最高可使发电量提高30%。

2)加快冬季组件覆雪融化。常规光伏组件在冬天被雪覆盖后,若积雪不能被及时清理,组件在持续的低温环境中很容易结冰,不但严重影响发电效率,而且极有可能对组件造成不可预估的损害。而双面光伏组件在正面被雪覆盖后,因组件背面可接收来自雪地的反射光而发电发热,加快了积雪的融化和滑落,可提高发电量。

3)双玻组件。双面光伏组件的背板一般采用透明玻璃,可称为双玻组件。双玻组件在1500V光伏系统中可以减少汇流箱、电缆等的用量,降低初期系统投资成本。同时,由于玻璃透水率几乎为零,不需要考虑水汽进入组件诱发PID而导致的输出功率下降的问题;且该类组件对环境适应性更强,适用于建设在较多酸雨或盐雾大的地区的光伏电站。

4)安装方向和场所灵活。由于组件正面和背面都能受光发电,在垂直放置条件下发电效益是一般组件的1.5倍以上[4],而且受安装方向的影响很小,适用于安装方式受限制的合,如护栏、隔音墙、BIPV系统等。

5)特殊的支架形式需求。常规支架形式会遮挡双面光伏组件背面,不仅减少背面光线,而且会造成组件内电池片间串联失配,影响发电效果。双面光伏组件的支架应设计成“镜框”形式,避免遮挡组件背面。图4为双面光伏组件安装完成图。

双面光伏组件的那些事
2、双面光伏组件的应用前景

双面光伏组件背面能带来额外的发电量,实现光伏电站的降本增效,不仅符合“领跑者”技术指标,也符合光伏发电平价上网的目标,对加快实现光伏发电平价上网具有重要意义。

前单晶n型双面光伏组件和单晶PERC双面光伏组件国内产能均已超过GW,价格逐渐逼近常规光伏组件,检测认证方法正在完善,应用方案也日渐成熟。

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