德國(guó)康斯坦茨國(guó)際太陽(yáng)能研究中心ISC一直致力于高效雙面發(fā)電組件的研發(fā)，在2018年9月名為第五屆“bifiPV World 2018”研討會(huì)上，Radovan Kopecek 和Joris?Libal 博士作了關(guān)于雙面發(fā)電組件《Bifacial PV world 2018 Technology, applications and economics》的精彩演講，如雙面發(fā)電組件的發(fā)展歷史、國(guó)內(nèi)外報(bào)道的大型雙面光伏發(fā)電場(chǎng)、不同安裝場(chǎng)景下固定傾角、平單軸等支架類型的發(fā)電增益、當(dāng)今雙面發(fā)電組件的主流設(shè)計(jì)版型等內(nèi)容。

如圖1為雙面發(fā)電組件的歷史，早在1954年就有研制出了n型IBC雙面電池，隨后如三洋、BP Solar等企業(yè)最先開始了對(duì)雙面電池組件的研究，相應(yīng)的難題也被一一攻克，并逐漸進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化。2013年世界上最大的雙面發(fā)電場(chǎng)在日本誕生，裝機(jī)容量1.25MW。中國(guó)的英利集團(tuán)在烏海項(xiàng)目使用“熊貓”雙面發(fā)電產(chǎn)品，建設(shè)規(guī)模為100兆瓦的集中式地面光伏電站，為當(dāng)今世界上最大的固定支架式安裝的雙面發(fā)電站。

▲圖1 雙面發(fā)電組件的歷史

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▲圖2 2013年世界上最大的雙面發(fā)電場(chǎng)落戶日本

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▲圖3 世界上最大的固定支架式雙面發(fā)電站（雙面發(fā)電增益12%）

雙面組件不單應(yīng)用場(chǎng)景非常豐富，還有多種安裝方式可供選擇從標(biāo)準(zhǔn)傾斜安裝系統(tǒng)到跟蹤支架式，甚至是幾乎不占據(jù)地面面積的豎直安裝。

圖4所示為平單軸跟蹤式雙面發(fā)電場(chǎng)，位于智利的La Silla，她是全球第一個(gè)將智能雙面組件與傳統(tǒng)組件結(jié)合使用進(jìn)行并排測(cè)試的公用事業(yè)規(guī)模光伏電站。期間，創(chuàng)新技術(shù)性能將會(huì)與傳統(tǒng)組件進(jìn)行對(duì)比，該電站于2017年上半年投入使用。

▲圖4智利北部瓦拉西亞(La Silla)太陽(yáng)能光伏電站

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圖5為固定傾角雙面光伏發(fā)電場(chǎng)，位于智利瓦爾帕萊索地區(qū)，該電站包含了九千一百八十個(gè)雙面光伏n型硅270Wp組件，其發(fā)電增益達(dá)到20%以上。

▲圖5智利St Felipe的La Hormiga固定傾角雙面光伏發(fā)電場(chǎng)

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圖6是位于德國(guó)的Next2sun垂直雙面光伏發(fā)電場(chǎng)，容量為2MW，其發(fā)電增益為10%以上。

▲圖6 德國(guó)的Next2sun垂直雙面光伏發(fā)電場(chǎng)

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近幾年來，基于降本增效的市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，晶硅電池效率不斷提升，但在產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中，對(duì)于傳統(tǒng)的單面發(fā)電電池，既要做到高效，又能保持較低的成本，并不是一件容易的事情，對(duì)研發(fā)人員來講，應(yīng)該是非常大的挑戰(zhàn)。因此，更多的目光開始關(guān)注雙面發(fā)電以及半片電池技術(shù)，提升封裝效率，進(jìn)一步提升電池的發(fā)電能力。

如圖7為不同類型的雙面電池效率對(duì)比，如異質(zhì)結(jié)、n型PERT、p型PERT、PERC+、IBC等，從圖可知，各個(gè)類型的雙面電池的對(duì)比項(xiàng)主要有雙面發(fā)電因子、正面發(fā)電效率、電池襯底材料、導(dǎo)電柵線和背面電極差異。

▲圖7 雙面電池效率

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雙面發(fā)電的增益比例主要和場(chǎng)景反射率有關(guān)，根據(jù)ISC研究人員的成果：

（1）當(dāng)在深色土壤采用固定支架式安裝，深色土壤的反射率為10%以上，組件離地高度80cm，背面發(fā)電增益為7±3%。

▲圖8

（2）當(dāng)在草地上安裝雙面組件，草地的反射率為15%以上，采用固定支架安裝，組件離地高度80cm時(shí)，背面的發(fā)電增益可達(dá)到10±3%。

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▲圖9

（3）當(dāng)在沙地上安裝雙面組件，沙地的反射率為30%以上，采用固定支架安裝，組件離地高度80cm時(shí)，背面的發(fā)電增益可達(dá)到15±3%。

▲圖10

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（4）當(dāng)在白漆的屋頂上安裝雙面組件，白漆的反射率為70%以上，采用固定支架安裝，組件離地高度80cm時(shí)，背面的發(fā)電增益可達(dá)到25±3%。

▲圖11

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（5）當(dāng)在深色土壤采用平單軸支架安裝，深色土壤的反射率為10%以上，組件離地高度80cm，背面發(fā)電增益為5±3%。

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▲圖12

（6）當(dāng)在草地的場(chǎng)景下安裝雙面組件，反射率為15%以上，采用平單軸支架安裝，組件離地高度80cm時(shí)，背面的發(fā)電增益可達(dá)到8±3%。

▲圖13

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（7）當(dāng)在沙地的場(chǎng)景下安裝雙面組件，反射率為30%以上，采用平單軸支架安裝，組件離地高度80cm時(shí)，背面的發(fā)電增益可達(dá)到10±3%。

▲圖14

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（8）當(dāng)在白漆的場(chǎng)景下安裝雙面組件，采用平單軸支架安裝，組件離地高度80cm時(shí)，背面的發(fā)電增益可達(dá)到20±3%。

▲圖15

▼表1

▼表2

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上述發(fā)電量增益只是大致的匡算。對(duì)于固定式支架的雙面發(fā)電增益，也可使用“坎德拉PV”中的“發(fā)電計(jì)算”功能，根據(jù)項(xiàng)目具體情況計(jì)算發(fā)電增益。

如上所述，在相同的場(chǎng)景安裝雙面發(fā)電組件，平單軸和固定傾角安裝方式下的發(fā)電增益是有所區(qū)別的，固定傾角方式的提升比例約高出5%±3%左右。但是從發(fā)電量角度，平單軸雙面發(fā)電系統(tǒng)，正面發(fā)電和背面發(fā)電均有所提升，因此總體的發(fā)電量要高出固定傾角安裝方式，在成本幾乎相差不大的情況下，平單軸跟蹤疊加雙面將為平準(zhǔn)化能源成本(LCOE)提供了極具光明的前景。

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（坎德拉學(xué)院）：【他山之石】國(guó)際前沿雙面發(fā)電技術(shù)研究全接觸（德國(guó)ISC報(bào)告概覽）