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【diàn】,而双面光伏【fú】组件不仅正【zhèng】、反两面能【néng】够发电。并且还【hái】能比常规光伏组件【jiàn】发【fā】出更【gèng】多的电能【néng】。

1994年【nián】Moehlecke等在第一届世界光伏【fú】会【huì】议上介绍了基于p+nn+结构的双面太阳【yáng】电池,该电池【chí】的正面【miàn】转换效率【lǜ】达到了19.1%,背【bèi】面【miàn】转换效率为18.1%。

目前市【shì】场上的双【shuāng】面【miàn】光伏组件主要有单晶【jīng】n型双面光伏【fú】组件、单晶【jīng】PERC双面光伏组件、异质结(HIT或【huò】HJT)双面光伏【fú】组件3类。

       1)单晶n型双面光伏组件。图1为基【jī】于【yú】磷掺杂【zá】的n型硅制备【bèi】成p+nn+结构的【de】双面【miàn】太阳电【diàn】池,其采【cǎi】用硼扩散掺杂制备发【fā】射极,磷【lín】扩散掺杂制备n+背场。

由【yóu】于n+磷背场代替常规p型硅太阳电【diàn】池用铝浆印刷技【jì】术形【xíng】成的铝背场【chǎng】,背面【miàn】电极也采【cǎi】用与正【zhèng】面电极相【xiàng】同的【de】栅线结构,使电池前【qián】后表面都能吸收【shōu】光线,实现双面发电。

同时【shí】,组件【jiàn】背板采用2.5mm厚的【de】透明玻璃使背面【miàn】光线能【néng】进入电池片。单晶【jīng】n型双面【miàn】光【guāng】伏【fú】组件的正面转换效率为【wéi】18.34%,背面转换效率为15.59%,组【zǔ】件综合转换效【xiào】率达19.90%。

       2)单晶PERC双面光伏组件【jiàn】。图2为单【dān】晶PERC双面【miàn】太阳【yáng】电池结【jié】构。PERC电池即钝【dùn】化发射及背局部接触【chù】电池,采用Al2O3膜【mó】对电池背表面进行【háng】钝化以【yǐ】提高电池【chí】转【zhuǎn】换效率。

普通的PERC电【diàn】池【chí】只能正面【miàn】发电【diàn】,PERC双面电池是【shì】将普通PERC电【diàn】池不透光的背面铝换成局【jú】部铝【lǚ】栅线【xiàn】,实现电池背面透光,同时采【cǎi】用2.5mm厚透明玻璃背板,制成PERC双【shuāng】面组件【jiàn】,这样来自地面等【děng】的反射【shè】光就能够【gòu】被组件吸【xī】收。单【dān】晶PERC双面光伏组件的正面【miàn】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【dá】到19.50%。

       3)异质结【jié】(HIT或HJT)双面光伏【fú】组【zǔ】件【jiàn】。图3为异质结(HIT或HJT)太阳电池【chí】结构,这【zhè】样电池【chí】的结构【gòu】对称,正反面受光后都能发电,同【tóng】时组件【jiàn】背【bèi】板采用2.5mm厚的透明玻璃,就制成了双面【miàn】光伏组件。

整个制备过【guò】程【chéng】都是在200℃下的温【wēn】度【dù】中进行,以避免高温工艺对硅片造成【chéng】损伤。异质结双面光伏组件是3种双面光伏【fú】组件中工艺成【chéng】本最高的【de】,量【liàng】产成本在4.2元/W以【yǐ】上【shàng】。

       1.2特点

1)背【bèi】面可发【fā】电。双面【miàn】光伏组【zǔ】件背面能利用【yòng】来自【zì】地【dì】面等的反射光【guāng】发电,地面反【fǎn】射率越高,电池背【bèi】面接收的光线越强【qiáng】,发电效果越好【hǎo】。双面光伏组件在草地【dì】上应用能使发电量提高8%~10%,而在雪【xuě】地上最【zuì】高可使【shǐ】发电量提高30%。

2)加快冬季组【zǔ】件覆雪【xuě】融化。常规光伏组件在冬天被【bèi】雪覆盖【gài】后,若积雪不能被及【jí】时【shí】清【qīng】理,组件在持续的低温环境中很【hěn】容易【yì】结冰,不但严重【chóng】影响【xiǎng】发电效率,而且极有可能对组件造成不可预估的损【sǔn】害。而双面光【guāng】伏组【zǔ】件在正面被雪覆【fù】盖后,因组件背面可接收【shōu】来【lái】自雪【xuě】地【dì】的反射【shè】光而发电发【fā】热【rè】,加【jiā】快了【le】积雪【xuě】的融化和滑落,可提高发电量。

3)双【shuāng】玻【bō】组件。双【shuāng】面光伏组件的背板一【yī】般【bān】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【yòng】量,降低【dī】初期系统投资成本【běn】。同时【shí】,由于玻【bō】璃透水【shuǐ】率几乎为零【líng】,不需要考【kǎo】虑【lǜ】水汽进入组件【jiàn】诱发PID而导致的输出功率下降的问题【tí】;且该类【lèi】组件对环【huán】境适【shì】应性更强,适用于建设在【zài】较多酸雨或【huò】盐【yán】雾大的地【dì】区的光伏电站

4)安装方【fāng】向和【hé】场【chǎng】所灵活。由于组件正面和背面都能受光发电,在【zài】垂直【zhí】放置条件下发电【diàn】效益是一般组【zǔ】件的1.5倍【bèi】以【yǐ】上[4],而且受安【ān】装方向【xiàng】的【de】影响很小,适用于【yú】安装【zhuāng】方式受限制的合,如护【hù】栏、隔音墙、BIPV系统等。

5)特殊的支架形式需求。常规支架形式【shì】会遮挡【dǎng】双面光伏组【zǔ】件背面【miàn】,不仅减少背面光线【xiàn】,而且会造成【chéng】组件内电池片间串联失配,影【yǐng】响发【fā】电【diàn】效【xiào】果。双面【miàn】光伏组【zǔ】件的支架应设计成“镜【jìng】框”形式,避免【miǎn】遮挡组【zǔ】件背【bèi】面。图4为双面光伏组件安【ān】装完成图【tú】。

       2、双面光伏组件的应用前景

双【shuāng】面光伏【fú】组件背面能带来额【é】外的【de】发电量,实现【xiàn】光伏电站的【de】降本增效【xiào】,不仅【jǐn】符【fú】合“领跑者”技术指标,也符【fú】合光【guāng】伏发电平价上【shàng】网的目标,对加快【kuài】实现光伏发电平价上网具【jù】有重要意【yì】义。

前单晶n型双【shuāng】面【miàn】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【zhú】渐【jiàn】逼近常规【guī】光【guāng】伏组件,检测【cè】认证方法正在【zài】完【wán】善,应用方案【àn】也日渐成熟【shú】。