介绍了光伏市场上3种主要的双面光伏组件：单晶n型双面光伏组件、单【dān】晶PERC双面光伏组件、异【yì】质结(HIT或【huò】HJT)双面光伏组【zǔ】件，分析了双【shuāng】面光伏【fú】组件的应用特点，并【bìng】结合当前光【guāng】伏行业的政策和发展方向分析【xī】了【le】双面【miàn】光伏组件的应用前景。

1、双面光伏组件结构及特点

1.1结构

常规光【guāng】伏组件只能正面接收太阳光【guāng】线来发电，而双面光伏【fú】组件【jiàn】由于特【tè】殊的【de】电池结构和透明的背板材料，使其【qí】除【chú】了正面发电外，背面也可有效【xiào】利用接【jiē】收到的光线来【lái】发电，这些光线包含地面的反射【shè】光、大【dà】气中的散射光、空【kōng】气中【zhōng】粉尘【chén】的反【fǎn】射光、周【zhōu】围【wéi】建筑物的反【fǎn】射光等【děng】。通常双面光伏【fú】组件的双面发电【diàn】特性使其可比常规光【guāng】伏组件发【fā】出更【gèng】多的电能。

20世【shì】纪70年代，基于p+pn+或p+nn+结构的双面受光晶体硅太阳【yáng】电池【chí】的结【jié】构被正式提出【chū】。

1994年Moehlecke等在第一届世【shì】界光伏会议上介【jiè】绍了基于【yú】p+nn+结构的【de】双面【miàn】太阳电池，该电池【chí】的正面转【zhuǎn】换效率达到了19.1%，背面转换效率【lǜ】为18.1%。世界各国研究人【rén】员【yuán】陆【lù】续在钝【dùn】化、丝【sī】网印刷、掺杂扩散等技术方面取得进展，实现了双面光伏组件的【de】工【gōng】业化生产。

目前市场上的双面光伏组件主【zhǔ】要有单晶n型双【shuāng】面光伏组件、单【dān】晶【jīng】PERC双面【miàn】光【guāng】伏组件、异质【zhì】结【jié】(HIT或HJT)双面光伏组件3类【lèi】。

1)单晶n型双面光伏【fú】组件。图1为【wéi】基于磷掺杂【zá】的【de】n型硅【guī】制备成【chéng】p+nn+结【jié】构的双面【miàn】太阳【yáng】电池【chí】，其采用硼【péng】扩散掺杂【zá】制备发射极【jí】，磷扩散【sàn】掺【chān】杂制【zhì】备n+背场【chǎng】。由于n+磷背场代替常【cháng】规p型硅太阳电池用【yòng】铝浆印刷技术形成的铝背场，背面电极也采用与正面电极相同的栅线结构，使电池【chí】前后表面都能吸收光线【xiàn】[2]，实现双面发【fā】电。同【tóng】时，组件背板采用2.5mm厚的透明玻璃使背面光【guāng】线能进入电【diàn】池片。单晶n型双面光伏组件的正【zhèng】面转换效率为18.34%，背面转换效【xiào】率为15.59%，组件综合转【zhuǎn】换效率【lǜ】达到19.90%。该类组件【jiàn】的生【shēng】产【chǎn】厂家【jiā】主要有英利绿【lǜ】色能源控股有限公司、苏州中来光伏【fú】新材股份有【yǒu】限公司等。

       2)单晶PERC双面【miàn】光伏【fú】组件。图2为单晶PERC双面太阳电池结构。PERC电池即钝化【huà】发【fā】射及【jí】背局部接触电【diàn】池【chí】，采用Al2O3膜对电池背表【biǎo】面进行钝【dùn】化以提【tí】高【gāo】电池转换效率。普通的PERC电【diàn】池只能正面发电，PERC双面【miàn】电池是将【jiāng】普通【tōng】PERC电池不透光的背面铝换【huàn】成局部铝栅线，实现【xiàn】电池背面透光，同【tóng】时采用【yòng】2.5mm厚透【tòu】明玻璃背板，制成PERC双【shuāng】面组件，这样来自地面等【děng】的反【fǎn】射光就能够被组件【jiàn】吸收。单【dān】晶PERC双面光伏组件的【de】正面转换效率为18.31%，背面转换效率为11.90%，组【zǔ】件【jiàn】综合【hé】转换效率达到19.50%。该类组件的生【shēng】产【chǎn】厂家主要有乐叶光伏科技有限公司、晶澳太阳能有限【xiàn】公【gōng】司、天合光能股【gǔ】份【fèn】有【yǒu】限【xiàn】公司等。

       3)异质结【jié】(HIT或HJT)双面光【guāng】伏组件。图3为异质结(HIT或HJT)太阳电池结【jié】构，其中间衬底为n型晶体【tǐ】硅，经【jīng】过【guò】清洗制绒的n型【xíng】c-Si正面依【yī】次沉积厚【hòu】度为5～10nm的本征【zhēng】非晶硅薄膜(i-a-Si:H)、p型非【fēi】晶【jīng】硅薄【báo】膜(p-a-Si:H)，从【cóng】而形【xíng】成【chéng】p-n异质结【jié】。在【zài】硅片背表【biǎo】面依【yī】次沉积【jī】厚【hòu】度为5～10nm的i-a-Si:H薄膜、n型非晶硅【guī】薄膜(n-a-Si:H)形成背【bèi】表面【miàn】场。在掺杂a-Si:H薄膜的两侧，再沉积透明导电氧化物薄膜(TCO)，最后通过丝网印刷技术在两侧【cè】的层形成金属集【jí】电极[3]。这样电池【chí】的【de】结构对【duì】称【chēng】，正反面受光后都能【néng】发电，同时组件背【bèi】板采用2.5mm厚的透明玻【bō】璃，就【jiù】制成了双面光伏组件。整个制【zhì】备过【guò】程都是在200℃下的温度中进行，以避免高温【wēn】工艺对【duì】硅片【piàn】造【zào】成损伤。异质结双面光伏组【zǔ】件是3种双面【miàn】光伏组件中【zhōng】工艺【yì】成本最高的，量产成本在4.2元/W以上。该类组件【jiàn】的生产厂【chǎng】家主要有【yǒu】新奥能源控股有限公司、晋能清【qīng】洁能源有限【xiàn】公司等。

       1.2特点

1)背面可发电。双面光伏组件【jiàn】背【bèi】面能利【lì】用来自【zì】地【dì】面等的反射光发电【diàn】，地面反射【shè】率越高，电池背面接【jiē】收的【de】光线越强，发电效果越【yuè】好。常见【jiàn】的地面反射率有：草地【dì】为15%～25%、混凝土为25%～35%、湿雪为55%～75%。双面【miàn】光伏组件【jiàn】在草地【dì】上【shàng】应用能使发【fā】电量【liàng】提高8%～10%，而【ér】在雪地上最高【gāo】可【kě】使发电量提高30%。

2)加快冬季组件覆雪融化。常规光伏组件在冬天被雪覆盖后【hòu】，若积雪不能【néng】被及【jí】时【shí】清理，组件在持续的【de】低温【wēn】环境中很【hěn】容易结冰，不但严【yán】重影响发电效率，而且极【jí】有可能对组件【jiàn】造成不可【kě】预估的损害。而双【shuāng】面光伏组【zǔ】件【jiàn】在【zài】正面被【bèi】雪覆盖后，因组件背面可接收来【lái】自雪【xuě】地的反射【shè】光而发电发【fā】热，加快了积雪的融化和滑落，可提【tí】高发【fā】电量。

3)双玻组件。双【shuāng】面光伏【fú】组件的背板一【yī】般采用透明玻璃，可【kě】称为双玻组件。双玻【bō】组件【jiàn】在1500V光伏系统中可以【yǐ】减少汇流箱、电【diàn】缆等的用量【liàng】，降低初期系【xì】统投资成本。同时，由于【yú】玻璃透水率几乎为零，不需要考虑水汽进【jìn】入组件诱【yòu】发PID而导致的【de】输出功【gōng】率下降的问题;且该类组件对环境【jìng】适应【yīng】性【xìng】更强，适用【yòng】于建设在较多【duō】酸雨或盐雾大的地区【qū】的【de】光伏电站。

4)安装方向和场所灵活。由【yóu】于组件正面和背面都【dōu】能受光发电，在【zài】垂直放置【zhì】条件下发电效益是一般组件的1.5倍以上[4]，而且受安装方向【xiàng】的【de】影【yǐng】响很【hěn】小【xiǎo】，适用于安装方式受限制【zhì】的合，如护栏【lán】、隔【gé】音【yīn】墙、BIPV系统等。

5)特殊的支架形式需求。常规支架形式会遮挡双面光【guāng】伏组件背【bèi】面，不【bú】仅减少【shǎo】背面【miàn】光【guāng】线，而且会造【zào】成组件【jiàn】内电池片间【jiān】串联失配，影响发【fā】电效果【guǒ】。双面光伏组件的支架应设计成“镜【jìng】框”形式，避免遮挡组件【jiàn】背面。图4为双面【miàn】光【guāng】伏组件安装【zhuāng】完成图。

       2、双面光伏组件的认证进展

目前，国际上的光伏行业测试标准【zhǔn】是针对传统的单【dān】面【miàn】发电的产【chǎn】品编写【xiě】的，不适用于评估双面发【fā】电的光伏组【zǔ】件的性【xìng】能【néng】，也无法准确测试【shì】双面光伏组件的电性【xìng】能【néng】参【cān】数。这就影【yǐng】响了组件功率的标示，使买卖双方对于功率的理解存【cún】在很【hěn】大分【fèn】歧;而这【zhè】样的【de】功率【lǜ】标示认知差异也会直接影响终端【duān】系【xì】统【tǒng】，使设计【jì】和规划产【chǎn】生【shēng】困难。国【guó】内外检【jiǎn】测【cè】证机构已就这一问【wèn】题开展了研【yán】究【jiū】工作【zuò】，并取得【dé】一定成【chéng】果【guǒ】。国际第三【sān】方【fāng】检测认证【zhèng】机构TÜV正在与英利、中来等国内组件企业就双【shuāng】面组件光伏测【cè】试流程、功【gōng】率标定方法、测【cè】试报【bào】告和【hé】组件牌等方面开【kāi】展研究合【hé】作，预计在不久的将来就能推出双面光【guāng】伏组件【jiàn】标准规范【fàn】。国内认证【zhèng】机构如北京鉴衡认证【zhèng】中心(CGC)已于2016年11月发布了《双面发电光伏组件电【diàn】性能参【cān】数测试方法》，该测试【shì】方法定义了【le】双面光伏组件、双面发电增益率，并【bìng】总【zǒng】结了双面光伏组件的测【cè】试方法。同年12月，英利【lì】的“熊猫”n型双【shuāng】面光伏组【zǔ】件获得CGC颁发的行业首张双面发电产品认证证【zhèng】书【shū】。

3、双面光伏组件的政策

国家能源局发布的《太阳能发展“十三五”规划》再次明确将实现光伏发电降本增效列为【wéi】产业发【fā】展的首要目【mù】标。到2020年【nián】，光伏发电电价水平达到0.4～0.5元【yuán】/kWh以【yǐ】下，实现【xiàn】用电侧平【píng】价上网【wǎng】目标。为了实现这个目标【biāo】，需要【yào】在设备和应用方案【àn】方面不【bú】断创新【xīn】来降低【dī】度电成本。根据国家能源局、工【gōng】业和信【xìn】息化部【bù】、国家【jiā】认证委《关于提高主要【yào】光【guāng】伏产品技术指标并加强监管工作【zuò】的通【tōng】知》，先进【jìn】光【guāng】伏发电【diàn】技术应用基地采用的多晶【jīng】硅光伏组件和单晶【jīng】硅光【guāng】伏组件的光电【diàn】转换效率【lǜ】“领【lǐng】跑【pǎo】者”技术指标分别提升【shēng】至17%和7.8%。而常规光【guāng】伏【fú】组件无法满足这一技术【shù】指标，必须选用双面光伏组件等高效光伏组件。

4、双面光伏组件的应用前景

双面光伏组件背面能带来【lái】额外【wài】的发电量，实【shí】现光伏电【diàn】站【zhàn】的降本【běn】增效，不仅符合“领跑者”技术【shù】指标，也符合光伏发电平价【jià】上网【wǎng】的目标【biāo】，对加【jiā】快实现光伏发电【diàn】平价上【shàng】网具有重要意【yì】义。前【qián】单晶n型双面光伏组件【jiàn】和【hé】单【dān】晶PERC双面光伏组件国内产能【néng】均已超过【guò】GW，价格逐渐逼近常规光伏组件，检【jiǎn】测【cè】认【rèn】证【zhèng】方法正在完善，应用方案也【yě】日【rì】渐成熟。国内已经【jīng】有大面积应用案例，如大同熊猫【māo】电【diàn】站【zhàn】采用30MW的单【dān】晶n型双面光伏组件，根据PERC光伏【fú】组件每【měi】W发电量【liàng】高出约10%。可以【yǐ】预见，双【shuāng】面光伏组件在【zài】未【wèi】来【lái】将有广阔的应用前景。实际累计发电数据显示【shì】，其【qí】比【bǐ】单面的PERC光伏【fú】组【zǔ】件每W发【fā】电量高【gāo】出约10%。可以预见，双【shuāng】面光伏组件在【zài】未来将有广阔的应用【yòng】前景。