如今，由于多方面的原因【yīn】，双面技【jì】术【shù】越【yuè】来越受青睐【lài】。归结为一点，就是组件厂商【shāng】正在努力提高组【zǔ】件性【xìng】能，创【chuàng】造附加值【zhí】。
这背后的想法非常简单：由于太阳直射光来【lái】自【zì】一个方向，因【yīn】此【cǐ】光伏行业早期关注的主要是单【dān】面组件——即【jí】只有一面受光的组件。事【shì】实证明，哪怕到【dào】目前为止，单【dān】面【miàn】组件【jiàn】也完全【quán】能够【gòu】满足【zú】大多数【shù】应用的要求，因为即使在光伏发展早【zǎo】期，屋顶也被视【shì】为光伏系统的主要【yào】安装【zhuāng】位置。显然，屋顶需要某种【zhǒng】形式【shì】的【de】覆【fù】盖物：它们通常不会被【bèi】遮挡，并【bìng】且背面不【bú】接收太阳辐射。因此，单面“太阳【yáng】能瓦片【piàn】”或【huò】太阳能组件在这种情况下【xià】是可行的。
后来，光伏在美国、日本和德国开始大行其道。在这些地区，光伏组件所接收【shōu】的阳光【guāng】通常70%为直射光，约20%为散射光，只有约【yuē】10%来自背面。而【ér】如【rú】今，美国“阳光【guāng】地带”的光伏系统越来越多地采用垂【chuí】直安装【zhuāng】方式，因为【wéi】这【zhè】些地区的地面反射率(即【jí】“反照【zhào】率”)通常更高。因此【cǐ】，当地的光伏【fú】系统【tǒng】越来越重视被地面反射【shè】的太【tài】阳辐射。
光伏组件的安装方式变得越来越多样化：
A1)常规的倾【qīng】斜安装或自【zì】动【dòng】跟踪光伏系【xì】统【tǒng】：对于这类系统【tǒng】来【lái】说，非常重要的一点在于组件背【bèi】面不能被安【ān】装支架系统或电【diàn】缆导管遮挡，并且安装高【gāo】度【dù】不能太【tài】低。
水【shuǐ】面漂浮式【shì】光伏系【xì】统是【shì】一种【zhǒng】比较【jiào】有趣的光伏应用，其中光伏组件安装在【zài】浮【fú】筒上【shàng】，这样水面的高反射率【lǜ】就能够得到充【chōng】分利用。此外，组件下【xià】方的阴影区域更加【jiā】凉爽，为鱼【yú】类提供了适宜的【de】生长环境【jìng】。这样，水域就【jiù】可以同时【shí】用来养鱼和发电，实现【xiàn】渔光互补。
A2)水【shuǐ】平安装：适【shì】用于需要架高安装的【de】光伏系统【tǒng】，例如安装在农田上方或用作车棚及遮阳蓬等【děng】。这【zhè】种安装方式在多风地区【qū】比【bǐ】较有优势。组件本身【shēn】并不形成连【lián】续【xù】的【de】表面，彼此之间留有间【jiān】隙【xì】。
A3)垂直安装：污【wū】垢【gòu】不会附着在【zài】组件上，并【bìng】且很【hěn】容易被雨水冲【chōng】掉。但是【shì】，如果将单面组【zǔ】件垂直安装在【zài】纬度45°以下【xià】的地【dì】区，其发【fā】电量会显著降低。如果是【shì】东西【xī】向垂直安装的双面【miàn】组件，情况就不【bú】一样了。
沙漠地区的反照率较高，同时【shí】存【cún】在【zài】严重【chóng】沾【zhān】污风险，因【yīn】此【cǐ】垂直安装可【kě】能是兼顾解决清洁问题和保持发电量不变的理想选择【zé】。
声【shēng】屏障、分隔墙以及类似的户外装【zhuāng】置【zhì】非【fēi】常适合与太【tài】阳能【néng】组件相结合。如果组件的安装【zhuāng】高【gāo】度足够高，那么其【qí】下【xià】方还可以种植作物，实【shí】现农光互补。
双面组件的【de】正面【miàn】发电量比单面组件低3%左右，因为阳【yáng】光【guāng】会直【zhí】接从双面组件【jiàn】的【de】电池【chí】片之间【jiān】穿过，而无法像单面组件那样被白色背板反射【shè】回来。
衡【héng】量光伏组件价值【zhí】的度量单位【wèi】是峰瓦(Wp)。这很【hěn】容易理解，因为【wéi】单面光伏系统的发【fā】电量大【dà】体上与装机容量【liàng】成正比，而且【qiě】系统平衡部件(BOS)成本很【hěn】大程度上也取【qǔ】决于装机容量。因此，组件厂商不【bú】断【duàn】努力提高其光伏组件的性能。然而，随着市场【chǎng】发展，竞【jìng】争变得愈【yù】发激烈【liè】，组件【jiàn】厂【chǎng】商需要以【yǐ】更【gèng】低的价格挖【wā】掘【jué】细分市场。
虽然绝大多数的光伏系统【tǒng】都是在工业【yè】环境中安装，如【rú】安装在大【dà】型工【gōng】业屋【wū】顶或【huò】大面【miàn】积土地上，不过光伏系统【tǒng】所发的【de】电能经常在自【zì】由电力市场上交易。这意味着除了用“美元【yuán】/瓦”来【lái】表【biǎo】示系统成【chéng】本以【yǐ】外，光伏系统的【de】发电【diàn】成本(度电成本)也变【biàn】得日益重要。
如今，凭借先【xiān】进的电池片技术，太阳能电池片背面无需【xū】进行【háng】铝背场处理【lǐ】，且【qiě】不会造【zào】成性能【néng】损失【shī】——这【zhè】为双面电池片创造了条件【jiàn】。在单位【wèi】装【zhuāng】机容量【liàng】相同的情况下，双面光伏系统的【de】发【fā】电量远【yuǎn】超单面系统。测【cè】量结果显示【shì】，在相同的单位装机【jī】容量下，前者的发电【diàn】量比后者高10%至【zhì】30%。由【yóu】于沙漠等【děng】太阳辐【fú】射强度和地面反射【shè】率均【jun1】非常【cháng】高的地区对于光【guāng】伏系统【tǒng】的需求不断增长，双面发电解决方案越来越受【shòu】到【dào】青睐。
即使双面【miàn】技术的需【xū】求增长【zhǎng】首先来自上述地区【qū】光伏应用的推动，但随之而【ér】来的【de】双面【miàn】太阳能组件的【de】加速【sù】开【kāi】发和生【shēng】产，也令【lìng】其它地区的光伏系统受益匪浅。未【wèi】来，双【shuāng】面组件将主导光伏【fú】建筑一体化系统以及【jí】其它组合应用，如农光互补、光伏【fú】遮阳蓬或光【guāng】伏【fú】车棚等。
单面组件与双面组件的发电量对比：
为【wéi】了比较【jiào】不同的组件技术，在同一位置【zhì】对采用不【bú】同【tóng】技术的各个组件进行测量。其中，双【shuāng】面组件以不遮挡【dǎng】背面【miàn】的【de】方式安装
上图显示了采用以下技术的各个组件的单位发电量：
● 单面铝背场(对照组，设为100%)
● 灰色：双面PERT
● 蓝色：双面HJT/SWCT(异质【zhì】结电池【chí】片【piàn】结构/SmartWire智能网栅连【lián】接技【jì】术)
上述组件对比试验所【suǒ】选取的【de】位置包【bāo】含了所有可能会影响发电量的因素【sù】：正面与背面辐照涵盖所有光谱效【xiào】应和温度。自然状态【tài】下【xià】，地【dì】面的年平均【jun1】反【fǎn】照率【lǜ】约为24%，偏差【chà】仅为2%左【zuǒ】右【yòu】。因此，该【gāi】对【duì】比测量极其精确，比当前模【mó】拟程序的计算结果要可靠【kào】得多。在阿布扎比，梅耶博格HJT/SWCT组件的单位【wèi】发电【diàn】量平均比单面标准【zhǔn】组件(Al-BSF)高出【chū】37%，比一线厂【chǎng】商的双面PERT组件高出12%。
组件每周清洗一次。
在多排【pái】光【guāng】伏系统【tǒng】中，还必须考虑其它【tā】因素，并且背面的相互遮挡可能会降【jiàng】低发电量。这在【zài】很大程度【dù】上取决于光伏【fú】系统的【de】设计，并且应当使用最新的【de】模拟程【chéng】序进行计算。在实验室及【jí】户外环境中【zhōng】完成测【cè】定的单【dān】个组件可作为【wéi】模拟的最【zuì】小【xiǎo】测试【shì】单元。
到目前为止，所有光伏【fú】组件每天都遵循相【xiàng】同的模式：上午和下午【wǔ】几乎没【méi】有电能【néng】输出，中午的发电【diàn】量最高。双面【miàn】系统【tǒng】可【kě】以通过东西向安装【zhuāng】避开【kāi】这【zhè】一模式：东【dōng】侧【cè】上午发电，西侧下【xià】午发电。中午时分【fèn】，当太【tài】阳位于光伏组件正上方【fāng】时，双面组件【jiàn】接收【shōu】的散射太阳辐射减【jiǎn】少【shǎo】，发电量随之略微降低。这样可【kě】以在电网负荷【hé】高峰时段以更高的价【jià】格供电，同【tóng】时避免在中【zhōng】午电网电力充足【zú】的情况下被限【xiàn】电。
典型大型光伏系统的成本组成如下：
太阳能组件【jiàn】仍然是当前最大的【de】成本要【yào】素，尽管【guǎn】它占系统总成本的【de】一半不到。同时，组【zǔ】件【jiàn】为系统提供了最大的【de】优【yōu】化潜力【lì】，而【ér】安装系【xì】统等要素能够节约的成本则相【xiàng】对微不足道。即【jí】使【shǐ】是单面系统，通过自动跟踪【zōng】太阳也可以将发电量提高10%到20%;与【yǔ】之【zhī】相比，安【ān】装自【zì】动【dòng】跟踪【zōng】器的双面系统在单位【wèi】发电【diàn】量增幅方【fāng】面略【luè】胜一筹，因为双【shuāng】面组件能够较好地捕获背面【miàn】的散射光。自动跟踪功能不仅能够优【yōu】化组件【jiàn】正面对于【yú】直射光的利用【yòng】，还可以加强组件背【bèi】面对于散射【shè】光的利用——大约提高3%左右【yòu】。
即使【shǐ】组件【jiàn】厂商将3%的【de】反【fǎn】射率损失转嫁到双面【miàn】组件【jiàn】的价【jià】格中，使双面【miàn】系统【tǒng】的成本略微增加，也可以通过安装自【zì】动跟踪系统来提高【gāo】发电量得到补偿。如上文所【suǒ】述，双面组【zǔ】件的【de】发电量可提高【gāo】10%至30%。
迄今为【wéi】止【zhǐ】，全【quán】铝背场金属化已经成功地应【yīng】用于太【tài】阳能电池片生产，以避【bì】免【miǎn】电池背【bèi】面的串联电阻【zǔ】损失【shī】。这【zhè】种铝背场【chǎng】提高了太阳能电池【chí】片的转换效率，而金属化背面则具【jù】有一定程度【dù】的光反射功能。
目前【qián】，我们正【zhèng】在【zài】经【jīng】历全面的【de】技术升级：将至今【jīn】仍在使用的铝【lǚ】背场技术升级到PERC(钝【dùn】化发射极背面接触)技术。首先【xiān】，这是正【zhèng】常【cháng】的【de】技术进步：只需增加两道工序即可对现有系统【tǒng】进行升级，从【cóng】而将【jiāng】太【tài】阳能电池片的输出【chū】功率提高1%(绝对数)或5%(相对数)。
铝背场技【jì】术的重要特【tè】征在于一开始必须对电池片【piàn】背面【miàn】进行【háng】全面钝化【huà】，而升级后就不再需要这一工序【xù】。起钝化作【zuò】用的【de】介电层同时充当内【nèi】部【bù】镜面，用于反射从正面射入电【diàn】池片内的长波光。这种【zhǒng】电池【chí】片在生产时可以同【tóng】时完成全【quán】面金属【shǔ】化和【hé】背【bèi】面【miàn】辅栅印刷【shuā】。尽管【guǎn】升级后的PERC电池片【piàn】的双面【miàn】因子(正面输出功率与背【bèi】面输【shū】出功率的比值)只有60%至80%左右，但较低的【de】金属化浆料用【yòng】量可以降低电池片生产成本。
随着全球产量增加，PERC技术有望进一步发展：
● 通过金【jīn】刚线切割【gē】工艺【yì】降低硅【guī】片制【zhì】造成本(梅耶博格DW288金刚线切割机【jī】功不【bú】可没)
● 随着市场不断发展，N型硅和N型材料的价格有望进一步降低
● 随着市场不断发展，双玻组件技术将不断完善
● 面向高度钝化技术【shù】(如钝【dùn】化接触(PERL、PERT)和HJT)的设备技术
梅耶博格系统案例：实现从铝背场至PERC的技术升级
迄今【jīn】为止，采【cǎi】用梅耶博格技术完成PERC升级【jí】的机台【tái】总产能超过了【le】30 GW。
PERC工艺(通过2个生产系统完成升级)：
完整的PERC生产线
A：硅片检【jiǎn】测;B：损伤层【céng】去除/制绒;C：扩【kuò】散;D：去PSG(磷硅玻璃);E：MAiA背面沉积;F：SiNA正面沉【chén】积;G：激光【guāng】;H：金【jīn】属化【huà】;I：测试和分选
上述【shù】系统【tǒng】也可以通过对双面PERC工艺(PERC+)进【jìn】行少量改【gǎi】动实现升【shēng】级：
这需要对太阳能电池片镀膜的生产工艺方案进行【háng】细微【wēi】调整【zhěng】，从而【ér】提高透明度【dù】，同时将背面印刷从【cóng】全面印【yìn】刷转【zhuǎn】变为辅栅印【yìn】刷。这两种升级方案都可【kě】以利用现有生产设【shè】施快速进【jìn】行，而无【wú】需增【zēng】加额外【wài】的设备。
现有【yǒu】设【shè】施也非【fēi】常适合未来的电池【chí】片技术升级，例如N型硅片材料【liào】与钝化接触相结合，包【bāo】括双【shuāng】面技术。这【zhè】种【zhǒng】升级转换的成本效益极高，并且可以使双面因子达到70%至【zhì】80%左右【yòu】。
新型高效太阳能电池片(如【rú】异【yì】质【zhì】结【jié】电池片)在某种程度【dù】上属于对称设计，其实可【kě】以划归为【wéi】双面技术。此外，硅【guī】片表面钝【dùn】化能够进一步【bù】提高【gāo】转换效率，实【shí】现【xiàn】极高【gāo】的双面因子【zǐ】、较高的电池电压以及出众的温【wēn】度系数。
与目前市【shì】场上的产品相比【bǐ】，新技术【shù】面临【lín】的挑战之一在于其竞【jìng】争优【yōu】势。例如，只有当价【jià】值链(生产设备以【yǐ】及三【sān】甲基铝(TMA)等耗材【cái】)成形且生产【chǎn】可靠性得到客户【hù】认可时，现有生产【chǎn】设备【bèi】才有可能升级为PERC设备。
相【xiàng】较单【dān】面系统【tǒng】，双【shuāng】面系【xì】统在设计时还要考虑一些额【é】外因素，如地面反照率【lǜ】、组件安【ān】装高度、安装系统【tǒng】造成的阴影等【děng】。
不过，双【shuāng】面组件的两面都能【néng】够受光发电【diàn】。在输出【chū】功率相同的【de】情况下，双【shuāng】面因子【zǐ】较【jiào】高的组【zǔ】件在提升发电量方【fāng】面明显优于单面光伏系统。
只要遵循几条设计原则，就可以最大程度地提升发电量。
反照【zhào】率：如【rú】果太阳【yáng】光被地面吸收，而【ér】不是被地面反【fǎn】射，那【nà】么背面【miàn】的发电【diàn】量就【jiù】会【huì】减少。不过【guò】，即使是草和红土，反照率【lǜ】也能达【dá】到10%。灰白色砾石【shí】的反【fǎn】照率约为15%至20%，沙漠的沙子【zǐ】为40%，白色表面的反照【zhào】率约【yuē】为60%。通过选择合【hé】适的地面，可以获得最佳反照率，从而【ér】提高发电量【liàng】。同时，植被或积【jī】雪等因素对反【fǎn】照率具有季节性影响。
适【shì】当提高安【ān】装高度，组【zǔ】件背【bèi】面可【kě】吸收【shōu】的地面反射光就越多【duō】。试验和模拟结果显示，当安装高度超过0.8米时，发电【diàn】量的【de】增幅最小【xiǎo】。不过，如果将组件直接放置在地面上【shàng】，则会产生极其不均【jun1】匀的【de】背【bèi】景光照。因此，组件下面部分的【de】电池片的【de】最大电流通【tōng】常比最上面【miàn】的电池【chí】片小10%。对于双【shuāng】面系统来说，在规【guī】划设计阶段就应该考虑如【rú】何最大【dà】程度地消除这种【zhǒng】不均衡【héng】性。过去两【liǎng】年【nián】里，这方面的【de】模拟【nǐ】程【chéng】序发展得尤为迅猛。
在【zài】给定单位面积【jī】太阳【yáng】辐射的情况【kuàng】下，如【rú】果地表面积不影响成本，那么适当扩【kuò】大组件/跟踪器的行间距则更【gèng】加有利。虽然【rán】这对于单面系统来说没有什么区别，但对于双面系统来说【shuō】，稍微增大【dà】间距可以使背面散【sàn】射光【guāng】得到更有效【xiào】的利用，从而提高【gāo】发【fā】电【diàn】量【liàng】。在整【zhěng】体安装规划期间，双【shuāng】面系【xì】统需【xū】要考【kǎo】虑的因素比单面系统【tǒng】多。
小结
双面光【guāng】伏系统与现有的光伏系统【tǒng】高度兼容，且发电量通常显著高于单面【miàn】系【xì】统。同时，由于【yú】太阳能电【diàn】池【chí】片的【de】制【zhì】造【zào】成本略【luè】有下降【jiàng】，而且现代钝化电池片本来就属于双面技【jì】术，不会【huì】产生【shēng】额外成本，因此双面系统颇具竞争力。
经认证适用于【yú】大规模生产双面电池和组件的生【shēng】产技术已经在【zài】市场上【shàng】销售，包【bāo】括【kuò】作为升级【jí】技【jì】术，将原来的背钝【dùn】化【huà】产【chǎn】线升级为PERC(PERC+)组【zǔ】件产线，以及【jí】新【xīn】建生产设施，专门生产双面HJT/SWCT组件。
双面系【xì】统【tǒng】的规划过程【chéng】与单面系统毫无二致，只是有【yǒu】一【yī】些因素【sù】需要特别注意【yì】(如地面反射特【tè】性)，这样有助于提高发【fā】电量。
双【shuāng】面组件还【hái】带来了新的应用可能性【xìng】，可以在特定的安装区域【yù】发挥【huī】双重【chóng】效用。
总而言之，在发电量、安装区域的双重效用以及【jí】上网【wǎng】时间分配方面【miàn】，双【shuāng】面【miàn】组件【jiàn】对于大多数应用来说都极为有利【lì】，因【yīn】此【cǐ】有助于持续【xù】降低光伏发电成本。
