【他山之石】国际前沿双面发电技术研究全接触（德国ISC报告概览）
德国康斯坦茨国际太阳能研究中心ISC一直致力于高效双面发电组件的研发，在2018年9月名为第五届“bifiPV World 2018”研讨会上，Radovan Kopecek 和Joris Libal 博士作了关于双面发电组件《Bifacial PV world 2018 Technology, applications and economics》的精彩演讲，如双面发电组件的发展历史、国内外报道的大型双面光伏发电场、不同安装场景下固定倾角、平单轴等支架类型的发电增益、当今双面发电组件的主流设计版型等内容。
如图1为双面发电组件的历史，早在1954年就有研制出了n型IBC双面电池，随后如三洋、BP Solar等企业最先开始了对双面电池组件的研究，相应的难题也被一一攻克，并逐渐进入产业化。2013年世界上最大的双面发电场在日本诞生，装机容量1.25MW。中国的英利集团在乌海项目使用“熊猫”双面发电产品，建设规模为100兆瓦的集中式地面光伏电站，为当今世界上最大的固定支架式安装的双面发电站。
▲图1 双面发电组件的历史
▲图2 2013年世界上最大的双面发电场落户日本
▲图3 世界上最大的固定支架式双面发电站（双面发电增益12%）
双面组件不单应用场景非常丰富，还有多种安装方式可供选择从标准倾斜安装系统到跟踪支架式，甚至是几乎不占据地面面积的竖直安装。
图4所示为平单轴跟踪式双面发电场，位于智利的La Silla，她是全球第一个将智能双面组件与传统组件结合使用进行并排测试的公用事业规模光伏电站。期间，创新技术性能将会与传统组件进行对比，该电站于2017年上半年投入使用。
▲图4智利北部瓦拉西亚(La Silla)太阳能光伏电站
图5为固定倾角双面光伏发电场，位于智利瓦尔帕莱索地区，该电站包含了九千一百八十个双面光伏n型硅270Wp组件，其发电增益达到20%以上。
▲图5智利St Felipe的La Hormiga固定倾角双面光伏发电场
图6是位于德国的Next2sun垂直双面光伏发电场，容量为2MW，其发电增益为10%以上。
▲图6 德国的Next2sun垂直双面光伏发电场
近几年来，基于降本增效的市场发展趋势，晶硅电池效率不断提升，但在产业化的进程中，对于传统的单面发电电池，既要做到高效，又能保持较低的成本，并不是一件容易的事情，对研发人员来讲，应该是非常大的挑战。因此，更多的目光开始关注双面发电以及半片电池技术，提升封装效率，进一步提升电池的发电能力。
如图7为不同类型的双面电池效率对比，如异质结、n型PERT、p型PERT、PERC+、IBC等，从图可知，各个类型的双面电池的对比项主要有双面发电因子、正面发电效率、电池衬底材料、导电栅线和背面电极差异。
▲图7 双面电池效率
双面发电的增益比例主要和场景反射率有关，根据ISC研究人员的成果：
（1）当在深色土壤采用固定支架式安装，深色土壤的反射率为10%以上，组件离地高度80cm，背面发电增益为7±3%。
▲图8
（2）当在草地上安装双面组件，草地的反射率为15%以上，采用固定支架安装，组件离地高度80cm时，背面的发电增益可达到10±3%。
▲图9
（3）当在沙地上安装双面组件，沙地的反射率为30%以上，采用固定支架安装，组件离地高度80cm时，背面的发电增益可达到15±3%。
▲图10
（4）当在白漆的屋顶上安装双面组件，白漆的反射率为70%以上，采用固定支架安装，组件离地高度80cm时，背面的发电增益可达到25±3%。
▲图11
（5）当在深色土壤采用平单轴支架安装，深色土壤的反射率为10%以上，组件离地高度80cm，背面发电增益为5±3%。
▲图12
（6）当在草地的场景下安装双面组件，反射率为15%以上，采用平单轴支架安装，组件离地高度80cm时，背面的发电增益可达到8±3%。
▲图13
（7）当在沙地的场景下安装双面组件，反射率为30%以上，采用平单轴支架安装，组件离地高度80cm时，背面的发电增益可达到10±3%。
▲图14
（8）当在白漆的场景下安装双面组件，采用平单轴支架安装，组件离地高度80cm时，背面的发电增益可达到20±3%。
▲图15
▼表1
▼表2
上述发电量增益只是大致的匡算。对于固定式支架的双面发电增益，也可使用“坎德拉PV”中的“发电计算”功能，根据项目具体情况计算发电增益。
如上所述，在相同的场景安装双面发电组件，平单轴和固定倾角安装方式下的发电增益是有所区别的，固定倾角方式的提升比例约高出5%±3%左右。但是从发电量角度，平单轴双面发电系统，正面发电和背面发电均有所提升，因此总体的发电量要高出固定倾角安装方式，在成本几乎相差不大的情况下，平单轴跟踪叠加双面将为平准化能源成本(LCOE)提供了极具光明的前景。
原文始发于微信公众号（坎德拉学院）：【他山之石】国际前沿双面发电技术研究全接触（德国ISC报告概览）
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