德國康斯坦茨國際太陽能研究中心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”研討會上，Radovan Kopecek 和Joris?Libal 博士作了關于雙面發(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、國內外報道的大型雙面光伏發(fā)電場、不同安裝場景下固定傾角、平單軸等支架類型的發(fā)電增益、當今雙面發(fā)電組件的主流設計版型等內容。

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)最先開始了對雙面電池組件的研究，相應的難題也被一一攻克，并逐漸進入產業(yè)化。2013年世界上最大的雙面發(fā)電場在日本誕生，裝機容量1.25MW。中國的英利集團在烏海項目使用“熊貓”雙面發(fā)電產品，建設規(guī)模為100兆瓦的集中式地面光伏電站，為當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%）

雙面組件不單應用場景非常豐富，還有多種安裝方式可供選擇從標準傾斜安裝系統(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，位于智利的La Silla，她是全球第一個將智能雙面組件與傳統(tǒng)組件結合使用進行并排測試的公用事業(yè)規(guī)模光伏電站。期間，創(chuàng)新技術性能將會與傳統(tǒng)組件進行對比，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)太陽能光伏電站

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圖5為固定傾角雙面光伏發(fā)電場，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雙面光伏n型硅270Wp組件，其發(fā)電增益達到20%以上。

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

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

▲圖6 德國的Next2sun垂直雙面光伏發(fā)電場

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近幾年來，基于降本增效的市場發(fā)展趨勢，晶硅電池效率不斷提升，但在產業(yè)化的進程中，對于傳統(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，對研發(fā)人員來講，應該是非常大的挑戰(zhàn)。因此，更多的目光開始關注雙面發(fā)電以及半片電池技術，提升封裝效率，進一步提升電池的發(fā)電能力。

如圖7為不同類型的雙面電池效率對比，如異質結、n型PERT、p型PERT、PERC+、IBC等，從圖可知，各個類型的雙面電池的對比項主要有雙面發(fā)電因子、正面發(fā)電效率、電池襯底材料、導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景反射率有關，根據(jù)ISC研究人員的成果：

（1）當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，背面的發(fā)電增益可達到10±3%。

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▲圖9

（3）當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，背面的發(fā)電增益可達到15±3%。

▲圖10

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（4）當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，背面的發(fā)電增益可達到25±3%。

▲圖11

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

▲圖13

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

▲圖14

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（8）當在白漆的場景下安裝雙面組件，采用平單軸支架安裝，組件離地高度80cm時，背面的發(fā)電增益可達到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)電計算”功能，根據(jù)項目具體情況計算發(fā)電增益。

如上所述，在相同的場景安裝雙面發(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（坎德拉學院）：【他山之石】國際前沿雙面發(fā)電技術研究全接觸（德國ISC報告概覽）