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真实的“双面组件”是什么样?

通俗地讲,两面受光均可发电的晶体硅太阳电池就是双面晶体硅太阳能电池,俗称双面电池。而采用不同于常规组件制备技术将双面电池封装而成的组件,则称为双面组件

双面电池可采用N型和P型晶体硅材料制成,包括N型PERT电池、HJT电池、IBC电池,以及P型PERC双面电池等。

真实的“双面组件”是什么样?

图一:几种典型的双面电池(PERT、HJT、IBC)示意图及结构
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图二:P型单晶PERC双面电池正面(左)背面(右)图

制造工艺对比

常见的晶硅电池(以P型单晶单面电池为例)的工艺主要包括六步:制绒与清洗、POCl3扩散、去磷硅玻璃(PSG)与边绝隔离、正面钝化减反射膜、丝网印刷和测试分选。

单面PERC电池的工艺,仅在常规单晶电池工艺的基础上增加了背面叠层钝化膜(一般为Al2O3/SiNx)和背面激光开空两道工艺。如果将单面PERC电池的背面全铝背场改为背铝栅线印刷,就成了双面PERC电池。

从外观上看,这两种PERC电池的正面并无差异,只是双面PERC电池的背面为不同厚度膜覆盖,铝背场局域接触,从而也能受光发电。

而N型双面电池的工艺相对复杂一些,需要在制绒和清洗后进行多增加一次掺杂过程(BBr3扩散)。

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图三:传统单面普通电池、双面PERC电池、N型双面电池工艺制作流程

市场竞争力比较

根据最新的国际光伏技术路线图(ITRPV-2018)中电池转换效率显示,目前常规单晶电池的量产转换效率在20.2%左右,而单晶PERC电池量产转换效率在21.5%左右。

两者相比,后者转换效率具有明显的竞争力,因此在近年来得到了大力发展。

由于单晶PERC电池仅需在常规单晶电池工艺基础上增加两道工艺,在现有产线上进行技术升级比较容易,所以大部分电池厂家更愿意选择这一技术路线。

这也在一定程度上抢占了常规单晶电池的一些市场份额。

而其中,由于P型PERC双面电池的制程与现有生产线兼容度更高,其生产成本相对于N型双面电池低一些,所以更受电池厂家的青睐。

但N型双面电池由于具有无光衰及高发电量的天然优势,也获得了一部分的市场认可。

随着技术的进步,P型电池的光衰得以逐步降低,N型电池的成本进一步降低,最终将大大降低光伏系统发电的成本。

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图四:ITRPV-2018各种电池的产转换效率图

双面组件的特点

与常规光伏组件背面不透光不同,双面组件背面是用透明材料(玻璃或者透明背板)封装而成,除了正面正常发电外,其背面也能够接收来自环境的散射光和反射光进行发电,因此有着更高的综合发电效率。

归纳起来,双面组件有以下典型的特征:

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图五:双面光伏组件受光示意图

正面、背面都可受光发电,背面的光电转换效率是正面的60%-90%,系统集成后系统发电功率相对于传统单面组件电站的增益约为4%-30%。

根据双面组件在户外实证基地得出的发电增益数据来看,对应双面组件的背面为草地、沙地、水泥地以及地面刷白漆时,其背面的发电增益分别为10%、12%、13%以及32%。

正面和背面都可采用钢化玻璃作为保护材料,其采光性、耐候性佳,可靠性高,应用场景更多样化、更富有创意。

安装方式多样化,可垂直、可倾斜,由此产生许多新的利用方式,如温室、高速公路围栏、阳光房等。

相对于常规单面组件,由于双面发电,雪天时组件表面不易积雪,且地面的雪地带来的高反射使得组件的发电增益更高。

但在使用双面组件时,需要特别关注其安装方式、二极管的选择、逆变器的选择,以及由于失配导致的热斑等可靠性问题。

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图六:雪地应用场景下的双面光伏组件

FR:太阳能发电网

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