双面光伏组件介绍及其应用前景分析

来源:太阳能杂志发布时间:2018-08-02 09:52:32作者:张俊鹏

介绍了光伏市场上3 种主要的双面光伏组件: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,分析了双面光伏组件的应用特点,并结合当前光伏行业的政策和发展方向分析了双面光伏组件的应用前景。

1 双面光伏组件结构及特点

1.1 结构

常规光伏组件只能正面接收太阳光线来发电,而双面光伏组件由于特殊的电池结构和透明的背板材料,使其除了正面发电外,背面也可有效利用接收到的光线来发电,这些光线包含地面的反射光、大气中的散射光、空气中粉尘的反射光、周围建筑物的反射光等。通常双面光伏组件的双面发电特性使其可比常规光伏组件发出更多的电能。

20 世纪70 年代,基于p+pn+ 或p+nn+ 结构的双面受光晶体硅太阳电池的结构被正式提出。

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%。世界各国研究人员陆续在钝化、丝网印刷、掺杂扩散等技术方面取得进展,实现了双面光伏组件的工业化生产。

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。

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[2],实现双面发电。同时,组件背板采用2.5 mm 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到19.90%。该类组件的生产厂家主要有英利绿色能源控股有限公司、苏州中来光伏新材股份有限公司等。


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2.5 mm 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%。该类组件的生产厂家主要有乐叶光伏科技有限公司、晶澳太阳能有限公司、天合光能股份有限公司等。


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,其中间衬底为n 型晶体硅,经过清洗制绒的n 型c-Si 正面依次沉积厚度为5~10 nm 的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)、p 型非晶硅薄膜(p-a-Si:H),从而形成p-n 异质结。在硅片背表面依次沉积厚度为5~10 nm 的i-a-Si:H 薄膜、n 型非晶硅薄膜(n-a-Si:H)形成背表面场。在掺杂a-Si:H 薄膜的两侧,再沉积透明导电氧化物薄膜(TCO),最后通过丝网印刷技术在两侧的层形成金属集电极[3]。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2.5 mm 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。该类组件的生产厂家主要有新奥能源控股有限公司、晋能清洁能源有限公司等。


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。常见的地面反射率有:草地为15%~25%、混凝土为25%~35%、湿雪为55%~75%。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1500 V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。


2 双面光伏组件的认证进展

目前,国际上的光伏行业测试标准是针对传统的单面发电的产品编写的,不适用于评估双面发电的光伏组件的性能,也无法准确测试双面光伏组件的电性能参数。这就影响了组件功率的标示,使买卖双方对于功率的理解存在很大分歧;而这样的功率标示认知差异也会直接影响终端系统,使设计和规划产生困难。国内外检测证机构已就这一问题开展了研究工作,并取得一定成果。国际第三方检测认证机构TÜV正在与英利、中来等国内组件企业就双面组件光伏测试流程、功率标定方法、测试报告和组件牌等方面开展研究合作,预计在不久的将来就能推出双面光伏组件标准规范。国内认证机构如北京鉴衡认证中心(CGC)已于2016 年11 月发布了《双面发电光伏组件电性能参数测试方法》,该测试方法定义了双面光伏组件、双面发电增益率,并总结了双面光伏组件的测试方法。同年12 月,英利的“熊猫”n型双面光伏组件获得CGC 颁发的行业首张双面发电产品认证证书。

3 双面光伏组件的政策

国家能源局发布的《太阳能发展“十三五”规划》再次明确将实现光伏发电降本增效列为产业发展的首要目标。到2020 年,光伏发电电价水平达到0.4~0.5 元/kWh 以下,实现用电侧平价上网目标。为了实现这个目标,需要在设备和应用方案方面不断创新来降低度电成本。根据国家能源局、工业和信息化部、国家认证委《关于提高主要光伏产品技术指标并加强监管工作的通知》,先进光伏发电技术应用基地采用的多晶硅光伏组件和单晶硅光伏组件的光电转换效率“领跑者”技术指标分别提升至17% 和7.8%。而常规光伏组件无法满足这一技术指标,必须选用双面光伏组件等高效光伏组件。

4 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。国内已经有大面积应用案例,如大同熊猫电站采用30 MW的单晶n 型双面光伏组件,根据PERC 光伏组件每W 发电量高出约10%。可以预见,双面光伏组件在未来将有广阔的应用前景。实际累计发电数据显示,其比单面的PERC 光伏组件每W 发电量高出约10%。可以预见,双面光伏组件在未来将有广阔的应用前景。

特别声明:
凡本网注明来源: "索比光伏网或索比咨询"的所有作品,均为本网站www.solarbe.com合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。

经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明来源: "索比光伏网或索比咨询"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
推荐新闻
美国新关税来袭,双面组件成“背刺”对象!

美国新关税来袭,双面组件成“背刺”对象!

据外媒报道,根据几家在美国运营业务的光伏组件制造商签署的一份请愿书,美国政府可能将取消对双面光伏组件进口关税的豁免。双面光伏组件如今占到美国光伏组件进口总量的98%左右。

双面光伏组件进口关税光伏产品
2024-04-19
能源集团:新疆新能源研究院承建的首个光伏EPC项目并网成功

能源集团:新疆新能源研究院承建的首个光伏EPC项目并网成功

近日,昌吉国投木垒县12.5万千瓦/50万千瓦时储能+50万千瓦风光同场项目D标段10万千瓦光伏项目32台箱变送电成功,标志着新能源研究院承建的首个光伏EPC项目并网成功。

光伏项目光伏EPC双面光伏组件
2024-02-01
占比达93%!双面组件备受屋顶光伏“青睐”

占比达93%!双面组件备受屋顶光伏“青睐”

分析表明,越来越多的光伏系统安装商在未来安装双玻光伏系统。双玻光伏组件主要采用光伏玻璃背板而不是传统的聚合物背板。将玻璃替代聚合物显然是双面光伏组件设计的一种理想选择,双面光伏组件可以通过双面光伏玻璃产生更多的电力。公用事业规模光伏项目将大量使用双面光伏组件,特别是可以倾斜和间隔安装以获得更高的发电效率时。

光伏组件屋顶光伏双面光伏组件
2024-01-05
罗仕证券:双面组件仍将豁免于201款关税

罗仕证券:双面组件仍将豁免于201款关税

美国总统特朗普(Donald Trump)在第201款贸易关税范围内废除双面组件豁免的计划或将再次受挫。10月15日发布的两份文件详细说明,特朗普政府试图撤销豁免的企图预计将会被美国国际贸易法院的Katzmann法官阻止。投资银

双面光伏组件201款贸易关税
2020-10-23
2024年适合安装工商业光伏项目的十大场景!关系数百万人饭碗,你了解几个?

2024年适合安装工商业光伏项目的十大场景!关系数百万人饭碗,你了解几个?

近日,2月28日由中国光伏行业协会主办的“光伏行业2023年发展回顾与2024年形势展望研讨会”上,中国光伏行业协会名誉理事长王勃华作“2023年光伏行业发展回顾与2024年形势展望”报告。报告指出,2023年国内光伏新增

工商业光伏光伏应用市场
2024-02-29
山东:支持钙钛矿太阳能电池产业发展

山东:支持钙钛矿太阳能电池产业发展

近日,山东省人民政府办公厅印发《关于支持钙钛矿太阳能电池产业发展的若干措施的通知》,通知指出:推动光伏应用场景开放,鼓励相关企业生产的钙钛矿太阳能电池组件在地面电站、工业园区、海上光伏、建筑一体化等场景的规模化应用。鼓励各市探索具有区域特色的新型光伏应用试点,加大对钙钛矿太阳能电池产品的采购应用力度,提升钙钛矿太阳能电池产业发展水平。

钙钛矿太阳能电池光伏应用
2024-01-24
大型光伏电站逆变系统解决方案

大型光伏电站逆变系统解决方案

2023年12月14日,由中国光伏行业协会和宿迁市人民政府共同主办的“分论坛二:光伏应用生态创新发展论坛”顺利召开。深圳市禾望电气股份有限公司光伏解决方案部总监韩光作“大型光伏电站逆变系统解决方案”的报告。韩总认为,大基地和海上光伏是大型集中式电站的重要组成部分,目前,大型电站面临着地形复杂,中高压并网、电网友好型要求高,海上恶劣环境等挑战。

光伏应用光伏电站
2024-01-04
大面积柔性无铅锡基钙钛矿太阳能组件

大面积柔性无铅锡基钙钛矿太阳能组件

金属卤化物钙钛矿因其在光电和光伏应用中的前景而在过去十年中备受关注。单节钙钛矿太阳能电池 (PSCs) 已实现了高达 26% 的功率转换效率 (PCE)。尽管具有出色的性能,但由于担心其毒性,铅基钙钛矿在实际应用中可能存在问题。最近,基于Sn的PSCs受到了很多关注,据报道PCE接近15%。然而,文献中提供的所有报告都涉及使用不可扩展技术(如旋涂)制成的小面积电池,因此,开发允许制造均匀、大面积薄膜的方法是实现无铅钙钛矿光伏商业化的关键一步。

钙钛矿光伏应用
2023-10-31
BIPV补贴0.95元/瓦!浦东新区2024首批光伏专项资金申报

BIPV补贴0.95元/瓦!浦东新区2024首批光伏专项资金申报

4月19日,上海市浦东新区人民政府发布关于组织开展浦东新区2024年第一批光伏发电专项资金项目申报的通知,通知指出,在申报范围内的项目,按照装机容量给予补贴,补贴0.35元/瓦(光伏建筑一体化应用(光伏组件作为建筑构件)的项目,补贴标准为0.95元/瓦),单个项目最高不超过500万元。

光伏发电光伏组件
2024-04-24
卓越贡献再获国际认可丨东方日升出席中东非国际光伏储能大会

卓越贡献再获国际认可丨东方日升出席中东非国际光伏储能大会

日前,“中东非国际光伏储能大会”在阿联酋阿布扎比成功举行。全球领先的光伏智慧能源整体解决方案供应商东方日升应邀出席大会,携手来自中东非各国政府部分负责人、电力公司及龙头光伏企业代表等嘉宾,共同聚焦中东非能源转型交流探讨。东方日升凭借领先的技术创新能力,以及多年来专注光伏新能源高效方案开发的成果,荣获SOLAR MODULE CONTRIBUTION ENTERPRISES(光伏组件企业贡献奖)称号,国际嘉宾共同见证品牌高光时刻,东方日升以卓越贡献助力全球零碳事业高质量发展。

东方日升光伏组件异质结
2024-04-24
美国“铡刀”临近 印度光伏组件或无可避免

美国“铡刀”临近 印度光伏组件或无可避免

研究表明,如果美国政府批准其国内光伏组件制造商的一项请求,对进口的光伏组件征收反倾销税和反补贴税,那么印度制造的光伏组件在出口方面可能会遇到麻烦。

光伏组件光伏产品进口关税
2024-04-23
新能源光伏气膜一体化集成技术的革新与突破

新能源光伏气膜一体化集成技术的革新与突破

中成空间通过攻克光伏组件轻质化、柔性化、封装工艺及与气膜一体化应用的套组研制、系统和谐设计等技术难题,并通过构建模型进行系统的受力计算、安全性验算、风洞试验、仿真模拟等技术手段解决了技术集成和谐应用的难题。

中成空间光伏组件光伏气膜
2024-04-22
返回索比光伏网首页 回到双面光伏组件介绍及其应用前景分析上方
关闭
关闭