介绍了光伏市场上3种主要的双面光伏组件：单【dān】晶n型【xíng】双面光伏组件、单晶【jīng】PERC双面光伏组件【jiàn】、异质结(HIT或HJT)双面光伏组【zǔ】件，分【fèn】析了双面光伏【fú】组件的应用特【tè】点，并结合【hé】当前光伏行业的【de】政策【cè】和发展方向【xiàng】分【fèn】析了双面光【guāng】伏组件的应用前景【jǐng】。

1、双面光伏组件结构及特点

1.1结构

常规光伏组件只【zhī】能正面接收太阳【yáng】光线来【lái】发电，而双面光伏【fú】组件由于特殊【shū】的电池结构【gòu】和透明的背板材料，使其除了正【zhèng】面发电外，背面【miàn】也【yě】可有效利用接【jiē】收【shōu】到【dào】的光【guāng】线来发电【diàn】，这些光线包【bāo】含地【dì】面【miàn】的反射【shè】光、大气中的散射光、空气中粉【fěn】尘的反射光【guāng】、周围建【jiàn】筑物的反【fǎn】射光等【děng】。通常双面光伏组件的双面发电特性使其可比常规光伏组件发出更【gèng】多【duō】的电【diàn】能。

20世纪70年代【dài】，基【jī】于【yú】p+pn+或p+nn+结构的双面受光晶体硅【guī】太阳电池的结构被正式【shì】提【tí】出。

1994年Moehlecke等在第一届世界光伏会议上介绍了基于p+nn+结构的双【shuāng】面太阳电【diàn】池，该电池【chí】的正面转【zhuǎn】换效率达【dá】到【dào】了19.1%，背面转换效率为【wéi】18.1%。世界【jiè】各【gè】国【guó】研究【jiū】人员陆续在钝化、丝网印刷、掺【chān】杂扩散等技术【shù】方面取【qǔ】得进展，实现了双面光伏【fú】组【zǔ】件的工【gōng】业化生【shēng】产。

目前【qián】市场上的双面光伏组件主要【yào】有【yǒu】单晶n型双面光【guāng】伏【fú】组件、单晶PERC双面光【guāng】伏组【zǔ】件、异质结(HIT或HJT)双面光伏组件3类【lèi】。

1)单【dān】晶n型双面【miàn】光【guāng】伏组件【jiàn】。图1为基于磷掺杂的n型硅制备成p+nn+结构的双【shuāng】面太阳电池，其采用硼扩散掺杂【zá】制备发射极【jí】，磷扩散掺杂制备n+背场。由于n+磷背场【chǎng】代替常规p型硅太阳电【diàn】池用铝浆印刷【shuā】技术形成【chéng】的铝背场，背【bèi】面电极也采用与正面电极【jí】相【xiàng】同【tóng】的【de】栅线结【jié】构，使电池【chí】前后【hòu】表面都能吸收光线[2]，实现双面发电。同时，组【zǔ】件背板采用2.5mm厚的透明玻璃使背面光【guāng】线能【néng】进入电池片【piàn】。单晶【jīng】n型双面光伏组件【jiàn】的正面转换效率为18.34%，背面【miàn】转换效率为【wéi】15.59%，组件综合转换效【xiào】率达到19.90%。该类组件【jiàn】的生【shēng】产厂家主要有英利绿色能源控股有限【xiàn】公司、苏州中来光伏新【xīn】材股【gǔ】份有限公【gōng】司等【děng】。

       2)单晶PERC双面【miàn】光伏组件。图【tú】2为【wéi】单晶PERC双面太阳电池结构【gòu】。PERC电池即钝化发射及背局【jú】部【bù】接触电池，采用【yòng】Al2O3膜对【duì】电池【chí】背表【biǎo】面进行【háng】钝化以【yǐ】提高电【diàn】池【chí】转换效率。普通的PERC电池只能正【zhèng】面发电，PERC双面电池是将普【pǔ】通【tōng】PERC电池不【bú】透光的背【bèi】面铝换成【chéng】局部铝栅线，实现电池背面透光，同时【shí】采【cǎi】用2.5mm厚透明玻璃背板，制成PERC双面【miàn】组件，这【zhè】样来自地面【miàn】等的反射光【guāng】就【jiù】能够被组件吸【xī】收。单晶【jīng】PERC双面光伏组件【jiàn】的正面转换效率为18.31%，背面转【zhuǎn】换效率为11.90%，组件【jiàn】综合转【zhuǎn】换效率达到【dào】19.50%。该类【lèi】组件的生【shēng】产厂家主要有乐叶光【guāng】伏科【kē】技【jì】有限公司、晶【jīng】澳太阳【yáng】能有限【xiàn】公司、天合光能股份有限公司等。

       3)异质结(HIT或HJT)双面光伏组件。图3为异质结(HIT或HJT)太【tài】阳电池结构，其中间衬【chèn】底为n型晶体硅，经【jīng】过清洗制绒的【de】n型【xíng】c-Si正面依次沉积厚度为5～10nm的【de】本征非【fēi】晶硅薄【báo】膜(i-a-Si:H)、p型【xíng】非晶硅薄膜(p-a-Si:H)，从【cóng】而形成p-n异质结。在【zài】硅【guī】片背表面依次沉【chén】积厚度为5～10nm的i-a-Si:H薄膜、n型非晶硅薄膜(n-a-Si:H)形成背表面场【chǎng】。在【zài】掺杂【zá】a-Si:H薄膜的两【liǎng】侧，再沉积透【tòu】明导电氧化物【wù】薄【báo】膜(TCO)，最后通过丝【sī】网印刷技术在两【liǎng】侧的【de】层形成金属集电极[3]。这样【yàng】电池的结构对称，正反【fǎn】面受【shòu】光后都能发电，同时组件【jiàn】背板采【cǎi】用2.5mm厚的透【tòu】明玻璃，就制【zhì】成【chéng】了双面【miàn】光伏组件。整个制备【bèi】过程都是在200℃下的温度【dù】中【zhōng】进行，以避【bì】免高温工艺对硅【guī】片【piàn】造成损伤。异质【zhì】结双面光伏组件是【shì】3种【zhǒng】双面光【guāng】伏组件中工艺【yì】成【chéng】本最高的，量产成本在4.2元【yuán】/W以上。该【gāi】类组件的生产厂家主要【yào】有新奥能源【yuán】控股有【yǒu】限【xiàn】公司、晋能清洁能源有限公司等。

       1.2特点

1)背面可发电。双面光伏【fú】组【zǔ】件背面能利用来【lái】自地【dì】面等的反射光【guāng】发电，地面反射率越高，电池背面接收的光线越【yuè】强【qiáng】，发电效果越好。常见的地面反射率【lǜ】有：草地为15%～25%、混凝【níng】土为25%～35%、湿雪为55%～75%。双面光伏【fú】组【zǔ】件在草【cǎo】地上应用能使【shǐ】发电【diàn】量提高8%～10%，而在雪地上最【zuì】高可使发【fā】电量提高30%。

2)加快冬季组件覆雪融化。常规光伏组件【jiàn】在冬天被雪覆盖后【hòu】，若积雪不能被及【jí】时清理，组【zǔ】件在持续的低温环【huán】境中很容【róng】易【yì】结冰【bīng】，不但严重影【yǐng】响发电效率【lǜ】，而【ér】且极有可能对组件【jiàn】造成不【bú】可预估的损害。而双面光伏组件在正面【miàn】被雪覆盖【gài】后，因组件背面可接收来【lái】自雪【xuě】地【dì】的反射光而发电发热，加快【kuài】了【le】积雪的融化和滑落，可提【tí】高发电量。

3)双玻组件。双面光伏【fú】组件的【de】背【bèi】板一般【bān】采用透明玻璃，可称【chēng】为双玻组件【jiàn】。双【shuāng】玻【bō】组【zǔ】件在【zài】1500V光伏【fú】系【xì】统中可以减少【shǎo】汇流箱、电【diàn】缆等的用量，降低初期系统投资成【chéng】本。同时，由于玻璃透【tòu】水率几乎为零，不需要考虑水汽进【jìn】入组件诱发PID而导【dǎo】致的输出功率下【xià】降的【de】问题;且该类组件对环境适应性更强，适【shì】用于【yú】建设在较多酸雨或盐雾大的地区的光伏电站。

4)安装方向和场所灵活。由于组【zǔ】件正面【miàn】和背面都能受【shòu】光发电【diàn】，在【zài】垂直放置【zhì】条件下发【fā】电效【xiào】益是一般组件【jiàn】的1.5倍以上[4]，而且受安装方【fāng】向的影响【xiǎng】很小【xiǎo】，适用于安装方式受限制的合，如护栏、隔【gé】音墙、BIPV系统【tǒng】等。

5)特殊的支架形式需求。常规支架形式会【huì】遮挡【dǎng】双【shuāng】面【miàn】光伏组件背面，不仅减少背面光线，而且会【huì】造成组【zǔ】件内电池片【piàn】间串联失【shī】配，影响发电效【xiào】果。双面光伏组件的支架应【yīng】设计成“镜框”形式【shì】，避免遮挡组【zǔ】件背【bèi】面。图4为双面光【guāng】伏组件安装完成图。

       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【zhēn】对传统的【de】单面【miàn】发电的产【chǎn】品编写【xiě】的，不适用于评估双面【miàn】发电的光伏组件的【de】性能，也无法【fǎ】准确测试双面【miàn】光伏组件【jiàn】的电性能参数。这就影响了组【zǔ】件功率的标示，使买卖双方对于【yú】功率的理解存在很大分歧;而这样的功率标示认知差【chà】异也会直接【jiē】影响终端系【xì】统，使设计【jì】和规【guī】划产生困【kùn】难。国内外检测证机构已就这一问题开【kāi】展了【le】研【yán】究工作，并取【qǔ】得一定【dìng】成果。国际第【dì】三方检测认证【zhèng】机【jī】构TÜV正在【zài】与英利【lì】、中来等国内组件企业就双【shuāng】面【miàn】组件【jiàn】光伏测试流程、功【gōng】率标定方法、测试报【bào】告和组件牌等方面【miàn】开展研究合作，预计【jì】在不久【jiǔ】的将来就能推出双面光伏组件标准规范。国【guó】内认证机构如北京鉴衡【héng】认证中【zhōng】心(CGC)已于2016年【nián】11月【yuè】发【fā】布了【le】《双面【miàn】发电光伏组件【jiàn】电【diàn】性能参数测【cè】试方法》，该【gāi】测试方法定【dìng】义了双【shuāng】面光伏组件、双面发【fā】电增益率，并总结了双面光伏组件的测试方法。同年12月，英【yīng】利【lì】的“熊猫【māo】”n型双【shuāng】面光伏组件获得CGC颁发的行业首【shǒu】张双面发电产品认证【zhèng】证【zhèng】书。

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【běn】增效列为【wéi】产业发展的首要目标。到2020年，光伏发电电价水平达到0.4～0.5元/kWh以下【xià】，实现用电侧平价上网【wǎng】目【mù】标。为了【le】实现这个目标，需要在设备和应用方【fāng】案方面不断【duàn】创新来【lái】降低度电成本。根据【jù】国家【jiā】能【néng】源局、工业和信【xìn】息化部、国家认证【zhèng】委《关【guān】于【yú】提高主要光伏产品技【jì】术指标并加强【qiáng】监管工作【zuò】的通【tōng】知》，先进光伏发【fā】电技术应【yīng】用基地采【cǎi】用的【de】多晶硅【guī】光伏组件和单晶硅光【guāng】伏组件的【de】光电转换效率“领跑者【zhě】”技术指标【biāo】分别【bié】提升至【zhì】17%和7.8%。而常规光伏组件无【wú】法满足这一技术指标，必须选用双【shuāng】面光伏组件等【děng】高效光伏【fú】组件。

4、双面光伏组件的应用前景

双【shuāng】面【miàn】光伏组件背面能带来【lái】额【é】外的发电【diàn】量，实现光伏电【diàn】站的降本增效，不仅【jǐn】符合“领跑者”技术指标，也【yě】符合光伏发电【diàn】平价【jià】上网的目标，对加快实现光【guāng】伏发电平【píng】价上【shàng】网具【jù】有重【chóng】要意义。前单晶n型双面【miàn】光伏组件和单晶【jīng】PERC双面光伏组【zǔ】件国内产能均已超过GW，价格逐渐逼【bī】近常规光【guāng】伏组件，检测【cè】认证方法正在完善，应用方案也日渐成熟【shú】。国内已【yǐ】经【jīng】有【yǒu】大面【miàn】积应【yīng】用案例，如【rú】大同熊猫电站采用30MW的【de】单晶n型【xíng】双面光伏组【zǔ】件，根据PERC光伏组【zǔ】件每W发电量高出约10%。可以预见，双面光伏组件在未来将有广阔的【de】应【yīng】用【yòng】前景。实际累【lèi】计【jì】发电数据显【xiǎn】示，其【qí】比单【dān】面【miàn】的PERC光伏组件每W发电量高出【chū】约10%。可【kě】以预见，双面光伏【fú】组件在未来将有广阔【kuò】的应用前【qián】景。