如【rú】今，由于多方面的原因【yīn】，双面技术越来越受青睐【lài】。归结为一点，就是组【zǔ】件【jiàn】厂【chǎng】商【shāng】正在努力提高组件【jiàn】性能，创造附加值【zhí】。
这背后的想法非【fēi】常简【jiǎn】单：由于【yú】太阳直射【shè】光来自【zì】一个方【fāng】向，因【yīn】此光伏行业早期【qī】关注的主要是单面组件——即【jí】只有一面受光的【de】组件。事实证明，哪【nǎ】怕到目前为止，单【dān】面组件也完全能【néng】够满足大多数应用的【de】要求，因【yīn】为即使在光【guāng】伏发展早期，屋顶也被视为光伏系统的主要安装位置。显然【rán】，屋【wū】顶需要某【mǒu】种形【xíng】式【shì】的覆【fù】盖物：它【tā】们通常不【bú】会【huì】被【bèi】遮挡，并且背面不接【jiē】收太阳辐射。因此，单面“太阳能瓦【wǎ】片”或太阳能组件在这种情况下【xià】是【shì】可行的。
后来，光伏在美国、日本和德国开始大行其道。在这些地区，光伏组件所接收的阳【yáng】光通常70%为【wéi】直射光，约20%为【wéi】散【sàn】射光，只有约10%来自背面。而如今，美国【guó】“阳【yáng】光地带”的光【guāng】伏系统越【yuè】来越【yuè】多地采用垂直安装方【fāng】式，因【yīn】为这些地区的地面反射率(即“反照率”)通常【cháng】更高。因此，当地的光伏【fú】系统越【yuè】来【lái】越重视被地面【miàn】反射的【de】太阳【yáng】辐射。
光伏组件的安装方式变得越来越多样化：
A1)常规【guī】的倾【qīng】斜安装或【huò】自动跟踪光伏系统：对于这【zhè】类系【xì】统来说，非常重要的一点在于组件【jiàn】背面不能被安【ān】装【zhuāng】支架系【xì】统或电缆【lǎn】导管遮挡，并且安装高【gāo】度不能太低。
水面漂浮式光伏系统是一种比较有趣的光伏应用，其中光伏组【zǔ】件安装在【zài】浮筒上【shàng】，这样水面的【de】高反射【shè】率【lǜ】就【jiù】能够得到充分利用。此【cǐ】外，组【zǔ】件下方【fāng】的阴影区域更加凉爽【shuǎng】，为鱼类提供【gòng】了【le】适宜【yí】的生长环境。这样，水域就可以同时用【yòng】来养【yǎng】鱼和【hé】发电，实现【xiàn】渔光互补。
A2)水平安装：适用于需要【yào】架高【gāo】安装的光伏系统，例如安装在农田上【shàng】方或用作【zuò】车棚及遮【zhē】阳蓬【péng】等【děng】。这种安装方【fāng】式【shì】在多风地区比较有优势。组件本身并不【bú】形成连【lián】续【xù】的表面，彼此【cǐ】之间留有【yǒu】间隙。
A3)垂直安装【zhuāng】：污垢不【bú】会附着在组件上【shàng】，并且【qiě】很【hěn】容易被雨水冲掉【diào】。但是，如果将单【dān】面组件垂直安装在纬度【dù】45°以下的【de】地区，其发电量会显著降低。如【rú】果是东【dōng】西向垂直安装【zhuāng】的【de】双【shuāng】面组件，情况【kuàng】就不一样【yàng】了。
沙漠地区的反照率【lǜ】较高【gāo】，同时存在严重沾【zhān】污风险【xiǎn】，因此【cǐ】垂直【zhí】安装可能是兼【jiān】顾解决清洁问【wèn】题和保持发【fā】电量不变【biàn】的理想选择。
声屏障、分隔墙【qiáng】以及类【lèi】似的户外【wài】装置非常适合与【yǔ】太阳能【néng】组件相结合。如果组件的【de】安装【zhuāng】高【gāo】度足【zú】够高，那么其下方还【hái】可以种植作物【wù】，实现农光互补。
双【shuāng】面组件【jiàn】的【de】正面发电【diàn】量比单面组件低3%左右，因为阳光会直【zhí】接从双面组件的电池片之间穿过，而无【wú】法【fǎ】像单【dān】面组【zǔ】件那样被白色背【bèi】板反射回来。
衡量【liàng】光伏组件价值【zhí】的度量单位是【shì】峰瓦(Wp)。这很【hěn】容易理解，因为单面光伏【fú】系统的发电量大体上与装【zhuāng】机容量成正比，而且系统平【píng】衡部【bù】件(BOS)成本很大程度上【shàng】也取决【jué】于装机容量。因此【cǐ】，组件厂商不【bú】断努力提高其光伏【fú】组【zǔ】件的性能。然而，随着市场发展，竞【jìng】争变【biàn】得愈发激【jī】烈，组件厂商【shāng】需要以更低的【de】价格【gé】挖掘【jué】细分【fèn】市场。
虽然【rán】绝大【dà】多数的光伏系统都是在工业环境【jìng】中安装，如【rú】安【ān】装在大型工业屋【wū】顶或大面积土地上，不过【guò】光【guāng】伏系统所发的【de】电能经常在自由电力市【shì】场上【shàng】交易。这意味【wèi】着除了用“美元/瓦【wǎ】”来【lái】表示系统成本以外，光【guāng】伏【fú】系统【tǒng】的发电成本(度电成本)也变得日益重要【yào】。
如今，凭【píng】借先进的电池片技术，太【tài】阳能【néng】电池片背面无需进行铝【lǚ】背【bèi】场处【chù】理，且不会【huì】造【zào】成性能损【sǔn】失【shī】——这为双面【miàn】电池片创造了条件。在单位装机容【róng】量【liàng】相同【tóng】的情况下，双【shuāng】面光伏系统【tǒng】的发【fā】电量远超单面系统。测量结【jié】果显示，在【zài】相同的单位装【zhuāng】机容量下【xià】，前者的发电量比【bǐ】后者高10%至【zhì】30%。由【yóu】于沙漠等太阳辐射【shè】强【qiáng】度和【hé】地面反【fǎn】射率均非常高的地区对于光伏系统的需求不【bú】断增长，双面发电解决方案越来越【yuè】受到青睐。
即使双【shuāng】面技术【shù】的需求增【zēng】长首先来自上述地区光【guāng】伏应用的推动，但随之而来的双面太阳能组【zǔ】件的加【jiā】速【sù】开发和生产【chǎn】，也令【lìng】其它地区【qū】的光伏系【xì】统受益匪【fěi】浅。未来，双面组件将主【zhǔ】导光伏建筑一体化系统以【yǐ】及其它组合【hé】应用【yòng】，如【rú】农光互补、光【guāng】伏遮阳蓬或光伏车【chē】棚等【děng】。
单面组件与双面组件的发电量对比：
为了比较不【bú】同的【de】组件【jiàn】技术，在同一位置对采【cǎi】用不同技术的各个组【zǔ】件进行测量【liàng】。其中，双面组【zǔ】件以【yǐ】不【bú】遮挡背面【miàn】的方式安装
上图显示了采用以下技术的各个组件的单位发电量：
● 单面铝背场(对照组，设为100%)
● 灰色：双面PERT
● 蓝色：双面HJT/SWCT(异质结电池片结构/SmartWire智【zhì】能网栅【shān】连接技【jì】术)
上述组件对比试验所选取的【de】位置【zhì】包含了所有可能【néng】会影响发【fā】电量的因素：正面与背【bèi】面【miàn】辐照涵盖【gài】所有【yǒu】光谱【pǔ】效应和温度。自然状态【tài】下，地【dì】面的年平均反照率【lǜ】约为【wéi】24%，偏【piān】差仅为【wéi】2%左【zuǒ】右。因此，该对比测量【liàng】极其【qí】精确，比当前模拟程序的计算结果要可靠得【dé】多。在阿布扎比，梅耶博格HJT/SWCT组件【jiàn】的【de】单位发电量平均比单【dān】面标【biāo】准【zhǔn】组件(Al-BSF)高出37%，比一线厂商的双面PERT组件高出12%。
组件每周清洗一次。
在多排光【guāng】伏系统中，还必须【xū】考虑其【qí】它因素，并且【qiě】背面的相互【hù】遮挡可能会降低【dī】发电量。这【zhè】在很【hěn】大程【chéng】度上取决【jué】于光伏系【xì】统的【de】设计，并且应当【dāng】使用最新的模拟程序【xù】进【jìn】行计算。在实验室及户外环境中完成测定的单个组件可【kě】作为模拟的最【zuì】小测【cè】试单元。
到目【mù】前为止，所【suǒ】有【yǒu】光伏【fú】组件每天都遵循【xún】相【xiàng】同的模式：上【shàng】午和下午几乎没【méi】有电【diàn】能输出，中【zhōng】午【wǔ】的发电【diàn】量最高。双面【miàn】系统可【kě】以通过东西向【xiàng】安装避开这一【yī】模式：东侧上午发【fā】电，西侧下午发电。中午时分，当太阳【yáng】位于光【guāng】伏组件【jiàn】正上方时，双面组件接收的散射【shè】太阳辐射减少，发电量随之略微降低。这样【yàng】可以在电网【wǎng】负荷高【gāo】峰【fēng】时【shí】段以更高【gāo】的价格供电，同时避免在中午电网电力充足的情况下被【bèi】限电。
典型大型光伏系统的成本组成如下：
太阳能组件【jiàn】仍然是【shì】当前最大的成本要素，尽管它占系统【tǒng】总成本【běn】的一半不到。同时【shí】，组【zǔ】件为系统提供了【le】最大的优化潜力，而安装【zhuāng】系统等要素能够节约的成【chéng】本【běn】则相对微不足道。即使是单面【miàn】系统【tǒng】，通【tōng】过自动【dòng】跟【gēn】踪太【tài】阳也【yě】可【kě】以将【jiāng】发电量提高10%到20%;与之相比，安【ān】装自动跟踪器的双面系统在【zài】单【dān】位发【fā】电量增幅方面略胜【shèng】一筹，因为双面组【zǔ】件能够较好地【dì】捕【bǔ】获背面的散射光。自【zì】动跟踪功能不仅能够优化【huà】组【zǔ】件正面【miàn】对于直射光的利用，还可以加【jiā】强组件背【bèi】面【miàn】对于散射光的利用【yòng】——大约提高3%左【zuǒ】右。
即【jí】使组件【jiàn】厂商将3%的【de】反射率损失转嫁【jià】到双面组【zǔ】件【jiàn】的价格中，使双面系【xì】统【tǒng】的成本略微增【zēng】加，也可【kě】以通过【guò】安装自动【dòng】跟踪系【xì】统来提高发电量得到补偿。如上文所述，双面组件【jiàn】的发电量可提高10%至30%。
迄今为止，全铝【lǚ】背场金属化已经成功地应用于太阳能【néng】电池片生【shēng】产【chǎn】，以避免【miǎn】电池【chí】背【bèi】面的串联电阻损失。这种【zhǒng】铝背场提高了【le】太【tài】阳能电池片【piàn】的【de】转换效率，而金属化背面则具有一定程【chéng】度的【de】光反射功能。
目【mù】前，我们【men】正在【zài】经历全面【miàn】的技术升级：将至今仍在使用的铝背场技术升级到PERC(钝化发射【shè】极背【bèi】面接触【chù】)技术。首先，这【zhè】是正常的技术【shù】进步：只需增加两道工序【xù】即【jí】可对【duì】现有【yǒu】系统【tǒng】进行升【shēng】级【jí】，从而将【jiāng】太阳能电池片的输出功率提高1%(绝对【duì】数)或5%(相对数)。
铝背【bèi】场【chǎng】技术的重要特征【zhēng】在于一开始必须【xū】对电池片背面进行全【quán】面钝化，而升级后就不再需【xū】要这【zhè】一工序。起钝化【huà】作用的【de】介电层同时充当内部镜面，用于反射从正【zhèng】面【miàn】射入电池片【piàn】内【nèi】的【de】长波光。这种电池片在生产时可【kě】以同时完成全面金属化和背面辅栅印刷。尽【jìn】管【guǎn】升级后的PERC电池片的双面【miàn】因子(正面输出【chū】功率【lǜ】与背面输出【chū】功率【lǜ】的比值)只【zhī】有60%至【zhì】80%左右，但【dàn】较低【dī】的金【jīn】属化浆料用量可【kě】以降低电池【chí】片生产成本。
随着全球产量增加，PERC技术有望进一步发展：
● 通过金刚线切割【gē】工艺降低【dī】硅片制【zhì】造成本(梅耶博格DW288金刚线切割机功不可没【méi】)
● 随着市场不断发展，N型硅和N型材料的价格有望进一步降低
● 随着市场不断发展，双玻组件技术将不断完善
● 面【miàn】向高度钝化技术【shù】(如钝化接【jiē】触(PERL、PERT)和HJT)的设备技术
梅耶博格系统案例：实现从铝背场至PERC的技术升级
迄今为【wéi】止，采用【yòng】梅【méi】耶【yē】博格技术完成PERC升【shēng】级的机台总产能超【chāo】过了30 GW。
PERC工艺(通过2个生产系统完成升级)：
完整的PERC生产线
A：硅【guī】片检测;B：损伤层去除/制绒【róng】;C：扩散;D：去PSG(磷【lín】硅玻【bō】璃);E：MAiA背面沉积;F：SiNA正面沉积;G：激光;H：金属化;I：测试和分选
上【shàng】述系统【tǒng】也可以通过【guò】对【duì】双面PERC工艺(PERC+)进行少量【liàng】改动实现升级：
这需要对太阳能电池片镀膜【mó】的生产工【gōng】艺方案进【jìn】行【háng】细微调整，从而提【tí】高透明度，同时将背面【miàn】印【yìn】刷从全面印【yìn】刷转变【biàn】为辅栅印刷。这【zhè】两种升级方案【àn】都可【kě】以利用现有生产设施快【kuài】速【sù】进行，而无需增加额外的设备。
现有设施也非常适合未【wèi】来的电池片技术【shù】升级，例如N型硅【guī】片材料与钝化【huà】接触【chù】相结合，包括双【shuāng】面【miàn】技术。这【zhè】种【zhǒng】升级转换的成本效【xiào】益极高【gāo】，并且可【kě】以【yǐ】使双面因子达到70%至80%左【zuǒ】右。
新型高效太【tài】阳【yáng】能电池片(如异质结电池片)在某种【zhǒng】程度【dù】上属于对称【chēng】设计【jì】，其【qí】实可以划归【guī】为双面技术。此外，硅片表面钝化能够进一步提高【gāo】转换效率，实现极高的双面【miàn】因子、较高的【de】电池电压以及【jí】出【chū】众的温【wēn】度【dù】系数。
与【yǔ】目前市场上的【de】产品相【xiàng】比，新技术面临的挑战之一在【zài】于【yú】其竞争【zhēng】优势。例如，只有当价值链(生产【chǎn】设【shè】备【bèi】以及三甲【jiǎ】基铝(TMA)等耗材)成形【xíng】且生产可【kě】靠【kào】性得到客户认可时，现有生产【chǎn】设【shè】备才有可能升级为PERC设备。
相【xiàng】较单面【miàn】系统，双面系【xì】统在设【shè】计时还要考虑一些额外【wài】因素，如地面【miàn】反【fǎn】照率、组件安装高度、安装系统造成【chéng】的阴影等。
不过，双面组件的两面都能够受【shòu】光发电。在输出功【gōng】率相【xiàng】同的情况【kuàng】下，双面因子较【jiào】高【gāo】的组【zǔ】件在提升发【fā】电量方面明显优【yōu】于【yú】单【dān】面光伏系统。
只要遵循几条设计原则，就可以最大程度地提升发电量。
反照率：如【rú】果太阳光被地面吸收，而不是【shì】被【bèi】地面【miàn】反射，那么背【bèi】面的【de】发电量【liàng】就会减少。不过，即【jí】使是草和红土，反照率也能达到【dào】10%。灰白色【sè】砾石【shí】的反照率【lǜ】约为15%至20%，沙漠的沙【shā】子为40%，白色表面的反照率约为60%。通【tōng】过选择合适的地面，可【kě】以【yǐ】获得最【zuì】佳反照率，从【cóng】而提高发电量。同【tóng】时，植被或【huò】积雪等因素对反照率具【jù】有季【jì】节性影【yǐng】响。
适【shì】当提高安【ān】装高度，组【zǔ】件背面可吸收【shōu】的地面反射光就【jiù】越【yuè】多。试验和模拟结【jié】果显示，当安【ān】装高度超【chāo】过【guò】0.8米时【shí】，发电量的增幅最小。不过，如果将组件直接放【fàng】置【zhì】在地面上【shàng】，则会产【chǎn】生极其不均匀的背景【jǐng】光【guāng】照【zhào】。因此，组件下面部【bù】分的电池片【piàn】的最大电流通常比最【zuì】上面的电池片小10%。对于双【shuāng】面系【xì】统来说，在规【guī】划设计阶段就应【yīng】该考虑如何最【zuì】大程度【dù】地【dì】消除这种不均衡性。过去两年里，这方面的模拟程【chéng】序发展得【dé】尤【yóu】为迅猛。
在给定单位面积太阳【yáng】辐射的情况下，如果地【dì】表面【miàn】积不【bú】影响【xiǎng】成本，那【nà】么适【shì】当扩大组件/跟踪器【qì】的行间【jiān】距则更加有利【lì】。虽然这【zhè】对于单【dān】面系统【tǒng】来说没有什么区别，但对于双面系统来说，稍微【wēi】增大间距可以使【shǐ】背【bèi】面散射光【guāng】得到更有【yǒu】效的利【lì】用，从而提高发电量【liàng】。在整体安【ān】装规划期间，双面系统需要考虑的因【yīn】素比单面系【xì】统多。
小结
双面光伏系统与现有的光【guāng】伏系统高度兼【jiān】容，且【qiě】发电量通常显著高于【yú】单【dān】面系统。同【tóng】时，由于太阳能【néng】电池【chí】片【piàn】的制造成本略有下降，而【ér】且现【xiàn】代钝【dùn】化电池【chí】片本来就属于双【shuāng】面技术，不会产生额外成本【běn】，因此双面系统颇具【jù】竞争【zhēng】力。
经【jīng】认证【zhèng】适用于大规模【mó】生产双面电池和【hé】组件的生产技术已经在市【shì】场【chǎng】上【shàng】销售，包括作【zuò】为升【shēng】级技术，将【jiāng】原【yuán】来的背钝化产线升级为PERC(PERC+)组件产线，以及【jí】新建生【shēng】产设施，专门生产【chǎn】双面HJT/SWCT组件【jiàn】。
双面系【xì】统的规划过程【chéng】与单面系统【tǒng】毫无【wú】二致，只【zhī】是【shì】有一些因素需要特别【bié】注意(如地面反射【shè】特性)，这样有助于【yú】提高发【fā】电量。
双面【miàn】组件还【hái】带来了【le】新的【de】应用可能性，可以在特定的安装区域发【fā】挥双重效用【yòng】。
总而言之，在发电量、安装区域的双重效用【yòng】以及【jí】上网【wǎng】时间分配方【fāng】面，双面组件对于大多数【shù】应【yīng】用来说都极【jí】为有利，因【yīn】此有【yǒu】助于持续降低光伏发电成本。
