? ? ? ?1、雙面光伏組件結構及特點1.1結構

常規的光伏組件只能從正面發電,而雙面光伏組件不僅正、反兩面能夠發電。并且還能比常規光伏組件發出更多的電能。

1994年Moehlecke等在第一屆世界光伏會議上介紹了基于p+nn+結構的雙面太陽電池,該電池的正面轉換效率達到了19.1%,背面轉換效率為18.1%。

目前市場上的雙面光伏組件主要有單晶n型雙面光伏組件、單晶PERC雙面光伏組件、異質結(HIT或HJT)雙面光伏組件3類。

? ? ? ?1)單晶n型雙面光伏組件。圖1為基于磷摻雜的n型硅制備成p+nn+結構的雙面太陽電池,其采用硼擴散摻雜制備發射極,磷擴散摻雜制備n+背場。

由于n+磷背場代替常規p型硅太陽電池用鋁漿印刷技術形成的鋁背場,背面電極也采用與正面電極相同的柵線結構,使電池前后表面都能吸收光線,實現雙面發電。

同時,組件背板采用2.5mm厚的透明玻璃使背面光線能進入電池片。單晶n型雙面光伏組件的正面轉換效率為18.34%,背面轉換效率為15.59%,組件綜合轉換效率達19.90%。

? ? ? ?2)單晶PERC雙面光伏組件。圖2為單晶PERC雙面太陽電池結構。PERC電池即鈍化發射及背局部接觸電池,采用Al2O3膜對電池背表面進行鈍化以提高電池轉換效率。

普通的PERC電池只能正面發電,PERC雙面電池是將普通PERC電池不透光的背面鋁換成局部鋁柵線,實現電池背面透光,同時采用2.5mm厚透明玻璃背板,制成PERC雙面組件,這樣來自地面等的反射光就能夠被組件吸收。單晶PERC雙面光伏組件的正面轉換效率為18.31%,背面轉換效率為11.90%,組件綜合轉換效率達到19.50%。

? ? ? ?3)異質結(HIT或HJT)雙面光伏組件。圖3為異質結(HIT或HJT)太陽電池結構,這樣電池的結構對稱,正反面受光后都能發電,同時組件背板采用2.5mm厚的透明玻璃,就制成了雙面光伏組件。

整個制備過程都是在200℃下的溫度中進行,以避免高溫工藝對硅片造成損傷。異質結雙面光伏組件是3種雙面光伏組件中工藝成本最高的,量產成本在4.2元/W以上。

? ? ? ?1.2特點

1)背面可發電。雙面光伏組件背面能利用來自地面等的反射光發電,地面反射率越高,電池背面接收的光線越強,發電效果越好。雙面光伏組件在草地上應用能使發電量提高8%~10%,而在雪地上最高可使發電量提高30%。

2)加快冬季組件覆雪融化。常規光伏組件在冬天被雪覆蓋后,若積雪不能被及時清理,組件在持續的低溫環境中很容易結冰,不但嚴重影響發電效率,而且極有可能對組件造成不可預估的損害。而雙面光伏組件在正面被雪覆蓋后,因組件背面可接收來自雪地的反射光而發電發熱,加快了積雪的融化和滑落,可提高發電量。

3)雙玻組件。雙面光伏組件的背板一般采用透明玻璃,可稱為雙玻組件。雙玻組件在1500V光伏系統中可以減少匯流箱、電纜等的用量,降低初期系統投資成本。同時,由于玻璃透水率幾乎為零,不需要考慮水汽進入組件誘發PID而導致的輸出功率下降的問題;且該類組件對環境適應性更強,適用于建設在較多酸雨或鹽霧大的地區的光伏電站

4)安裝方向和場所靈活。由于組件正面和背面都能受光發電,在垂直放置條件下發電效益是一般組件的1.5倍以上[4],而且受安裝方向的影響很小,適用于安裝方式受限制的合,如護欄、隔音墻、BIPV系統等。

5)特殊的支架形式需求。常規支架形式會遮擋雙面光伏組件背面,不僅減少背面光線,而且會造成組件內電池片間串聯失配,影響發電效果。雙面光伏組件的支架應設計成“鏡框”形式,避免遮擋組件背面。圖4為雙面光伏組件安裝完成圖。

? ? ? ?2、雙面光伏組件的應用前景

雙面光伏組件背面能帶來額外的發電量,實現光伏電站的降本增效,不僅符合“領跑者”技術指標,也符合光伏發電平價上網的目標,對加快實現光伏發電平價上網具有重要意義。

前單晶n型雙面光伏組件和單晶PERC雙面光伏組件國內產能均已超過GW,價格逐漸逼近常規光伏組件,檢測認證方法正在完善,應用方案也日漸成熟。