实证项目作为评估和验证光伏组件与光伏系统的重要方式之一，近年来引起了行业的广泛关注，为充分研究和验证不同类型组件发电性能表现，晶澳与TÜV莱茵合作，在位于海南琼海的国家级光伏产品户外实证基地开展了为期一年的户外实证项目(2023年2月-2024年2月)，重点研究n型组件和p型组件发电性能的差异。
一、项目信息
实证电站位于海南省琼海市，属热带季风气候，为典型的高温湿热环境，年平均峰值小时数1550kWh/m2(水平面)左右，年平均日照时数2155小时左右，年平均温度24℃左右。实证项目如图1所示。
图1 晶澳与TÜV莱茵海南实证项目
实证电站安装了DeepBlue 4.0系列n型双面组件(基于晶澳n型钝化接触技术Bycium+电池，后文简称n型组件)和p型PERC双面组件(后文简称p型组件)各一组，每种组件装机容量5kW左右(实验室实测功率)，分别接入1台6kW组串式逆变器。项目采用固定支架安装方式(倾角19°)，组件长边框固定在竖向檩条上，保证组件背面无遮挡，组件离地高度1米左右，现场除配置场站级环境监测站外，还配置高精度直流电表、组件级温度传感器、高精度辐照度仪等监测设备。
在系统设计和组件发电性能分析方面，为排除逆变器对不同类型组件发电性能的影响，同时保证数据更加精准，直接采用直流电表数据，并进行归一化处理。
二、发电性能对比
2023年2月到2023年7月，n型组件和p型组件单瓦发电量对比数据如图2所示，根据实证数据得出，两类组件的平均单瓦日发电量分别为4.32kWh/kW和4.20kWh/kW，n型组件单瓦发电量比p型组件高2.9%左右。光伏组件的发电能力主要取决于功率衰减性能、高温发电性能、双面发电性能以及低辐照发电性能等特性，本实证测试中n型组件和p型组件采用了相同组件封装形式(半片电池，双玻结构)，发电性能差异主要来自于不同的电池技术。
图2 n型组件和p型组件单瓦发电量对比数据
在功率衰减性能方面，n型组件具备天然的优势(无B-O复合体)，其首年衰减不超过1%，年度线性衰减不超过0.4%，而p型组件首年衰减不超过2%，年度线性衰减不超过0.45%，经过测算，因功率衰减更低，首年n型组件带来的发电量增益为1%左右，而在30年的寿命周期内，由功率衰减优势(首年衰减+年度线性衰减)，n型组件带来发电量增益可达到1.8%左右。
在高温发电性能方面，与组件温度系数和组件工作温度密切相关，从机理上讲，电池开路电压越高，温度系数也就越优，n型Bycium+电池开路电压可达到725mV左右，组件温度系数为-0.30%/℃，而p型组件温度系数为-0.35%/℃，在高温条件下，假设组件运行工作温度55℃左右(环境温度30℃左右)，n型组件的功率损失比p型组件低1%-1.5%左右，且随着组件运行温度的进一步增加，n型组件高温发电性优势将会更加突出。同时，n型组件由于更高的转换效率，相应降低了所吸收光能的热转换，从而降低了组件的工作温度。综合考虑温度系数和工作温度，在高温环境下，n型组件发电量比p型组件高1.5%-2%左右。
在双面发电性能方面，n型组件双面率为80%左右，p型组件双面率为70%左右，假定组件背面辐照强度100-150W/m2，那么10%双面率差异带来的n型组件发电量增益在1%-1.5%之间，当在不同的地面环境下(反射率在20%-30%时)，结合不同的阵列高度、前后排间距、背面有无遮挡安装等条件， n型组件发电量增益在0.8%-1.2%之间。
在低辐照发电性能方面，从机理上讲，与少子寿命、开路电压、并联电阻密切相关，由于Bycium+电池具备更为优异的内阻设计，更高的少子寿命和开路电压，所以电池的低辐照发电能更为优异。在辐照度600W/m2或以下时，如清晨或傍晚条件下，经测算，n型组件弱光发电综合增益为0.2%左右。
三、n型发电增益影响因素分析
不同气候条件、不同天气情况、不同项目类型、不同地面环境下，相比于p型组件，n型组件的发电增益也不尽相同。晶澳银川户外实证数据(晶澳联合TÜV北德，在CPVT银川国家光伏户外实证基地2021年2月至2022年2月一年期项目)显示，整个测试周期，基于Bycium+电池的n型组件相比p型组件单瓦发电量高3.9%左右，其中2月至7月，发电量高3.5%左右，其n型发电量增益数据略高于此次海南实证项目。
2021年2月到2021年7月，银川实证n型组件单瓦日发电量为5.31kWh/kW，2023年2月到2023年7月，海南实证n型组件单瓦日发电量为4.32kWh/kW，在近两年基本相同的月份时间段内，银川实证n型组件单瓦发电量比海南实证高23%左右，这主要是这两个实证地点辐照资源差异带来的影响。为验证辐照差异对n型组件增益带来的影响，在海南实证项目分别选取两个晴天(高辐照强度，7月7日和7月13日)和两个阴天(低辐照强度，2月26日和4月12日)的发电数据进行对比分析，如图3所示，通过组件实验室实测功率对瞬时功率进行归一化处理，可以明显看出，1)当辐照强度较高时，n型组件发电增益相对较大，7月7日和7月13日分别为4.01%和4.06%;2)当辐照强度较低时，n型组件发电增益相对较小，2月26日和4月12日分别为1.60%和1.32%。上述数据说明，当辐照度较高时，排除其它因素的影响，n型组件的发电增益较大，银川实证和海南实证在地面反射率、阵列高度等条件基本相同的前提下，发电增益的差异主要取决于辐照强度，可以看出这两个项目的对比数据进一步证明了n型组件优异的发电性能。
图3 海南实证项目不同辐照度下
n型组件发电增益数据
四、小结
综上所述，2023年2月~2023年7月，相比p型组件，晶澳DeepBlue 4.0系列n型组件单瓦发电量高2.9%左右，这主要得益于DeepBlue 4.0系列n型组件出色的衰减特性、高温发电性能、双面发电性能、低辐照发电性能。其中，在高辐照条件下，n型组件的发电量增益更为突出，因此n型组件在高辐照高温地区发电性能更为优异，后续将会持续跟踪此实证项目，为光伏产品技术路线的选择以及客户组件产品的选型提供一定的技术依据。
责任编辑：周末
