常见的晶硅电池(以 P 型单晶单面电池为例)的工艺主要包括六步:制绒与清洗、POCl3扩散、去磷硅玻璃( PSG )与边绝隔离、正面钝化减反射膜、丝网印刷和测试分选。
单面 PERC 电池的工艺,仅在常规单晶电池工艺的基础上增加了背面叠层钝化膜(一般为Al203/SiNx)和背面激光开空两道工艺。如果将单面 PERC 电池的背面全铝背场改为背铝栅线印刷,就成了双面 PERC 电池。
从外观上看,这两种 PERC 电池的正面并无差异,只是双面 PERC 电池的背面为不同厚度膜覆盖,铝背场局域接触从而也能受光发电
与常规光伏组件背面不透光不同,双面组件背面是用透明材料(玻璃或者透明背板)封装而成,除了正面正常发电外,其背面也能够接收来自环境的散射光和反射光进行发电,因此有着更高的综合发电效率。归纳起来,背面的光电转换效率是正面的60%-90%,系统集成后系统发电功率相对于传统单面组件电站的增益约为4%-30%。
双面组件最直观的就是组件的背面也能发电,它主要是利用了电池片领域的技术,把原先不透光的一整块背电极,做成像正面一样透光的栅线。
然后再通过一定的参杂手段,把背部也制成PN结,从而保证了反射光和散射光能够正常摄取。
双面组件一般采用的是双玻的形式,当然也有使用透明背板的,可以降低组件的重量,根据客户需求可以对是否加边框以及接线盒的电缆长度做定制。
双面组件的背面也能发电,根据不同的反射环境增益也有所不同;背板一般采用玻璃材质,即双面双玻,也有透明背板材质,可以减轻组件整体重量;对安装支架及组件间串接线缆有特殊要求。
光伏双面发电和单面发电双玻璃各有其优缺点,选择哪一种取决于具体的应用环境和需求。
光伏双面发电是指在太阳能电池板上的双面都具备发电功能,不仅可以通过正面吸收来自太阳的光线发电,同时也可以通过背面的反射增强光线的利用效率。相比之下,单面发电双玻璃则只在正面具备发电功能,背面是常规玻璃材质。
光伏双面发电相比于单面发电双玻璃,具备以下优点:
1. 具备更高的光能利用效率:光伏双面发电能够通过正面和背面吸收光线发电,提高光能利用效率,相比于单面发电双玻璃可以获得更高的发电量。
2. 更加适合在较为垂直或者不规则的表面上使用:光伏双面发电可以通过反射提高光线的利用效率,因此更加适合在较为垂直或不规则的表面上使用,而单面发电双玻璃则需要在比较平整的表面上安装。
然而,光伏双面发电也存在以下缺点:
1. 成本相对较高:由于光伏双面发电需要在两个面上都安装太阳能电池板,因此相对于单面发电双玻璃而言,成本更高。
2. 需要更高的维护成本:由于光伏双面发电需要在正反面都进行维护,因此需要更高的维护成本。
因此,选择光伏双面发电还是单面发电双玻璃需要根据具体的应用环境和需求来决定,需要综合考虑各种因素,包括安装地点、预算、维护成本等。
两者主要在衰减程度、耐磨性等存在区别。一、 衰减度双玻太阳能组件: 30年衰减大约在0.5%左右,双玻组件具有生命周期更高的发电量,比普通组件高出21%。
单玻太阳能组件:质保是25年衰减大约在0.7%左右。生命周期没有双玻的长。
二、耐磨性双玻太阳能组件:双玻组件的玻璃耐磨性很高,而且玻璃法人绝缘性优于背板,满足更高的系统电压。
单玻太阳能组件:玻璃耐磨性很低,玻璃的优越性很低,对于成本来说比较高。
双面双玻好
从目前国内外各机构、企业的研究分析来看,相比于单面组件,双面组件特别是双面双玻组件,在极端湿热条件下产品可靠性更高,无论是阻水性还是抗老化、抗腐蚀等性能都更加优良。
那么综合来看,光伏双面组件确实有很大可能取代单面组件。特别是前段时间,美国USTR宣布对双面组件展开阻击,将双面组件排除201保障措施,更是让业内人士提高了双面组件的看法。
在光伏发电系统中,如果双面组件希望通过反光处理来提高发电效率,可以采用以下方法:
1. 反射层涂覆:在双面组件的背面或玻璃表面涂覆一层反射性材料,如二氧化钛或银镜。这种反射层可以将正面光线反射到背面,使双面组件可以从两侧吸收太阳光。
2. 反射板安装:在双面组件的背面安装一块反射板,将正面的光线反射到背面。反射板可以采用镜面材料或高反射率的材料制成。
3. 反射板调节角度:调整反射板的角度,使其能够最大限度地将光线反射到背面。通过调整反射板的角度,可以优化反射效果。
4. 使用反射性地面:在双面组件下方铺设反射性地面,如反射镜或白色材料,可以将地面上的光线反射到双面组件的背面。
5. 结构设计优化:在设计双面组件的结构时,可以考虑通过透明材料、反射材料或光学设计等方式来实现反射效果的优化。
需要注意的是,反光处理需要根据具体的光伏发电系统和场地条件进行选择和优化。在进行反光处理时,应综合考虑成本、效益、材料耐久性等因素,并遵守相关安全规范和法规要求。最好在专业人士的指导下进行反光处理的选择和实施。
太阳能光伏发电的优点:
太阳能光伏发电发电过程简单,没有机械转动部件,不消耗燃料,不排放包括温室气体在内的任何物质,无噪声、无污染;太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。因此,与风力发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比,光伏发电是一种最具可持续发展理想特征(最丰富的资源和最洁净的发电过程)的可再生能源发电技术,具有以下主要优点:
①太阳能资源取之不尽,用之不竭,照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛,只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统,不受地域、海拔等因素的限制。
②太阳能资源随处可得,可就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路所造成的电能损失。
③光伏发电的能量转换过程简单,是直接从光能到电能的转换,没有中间过程(如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等)和机械运动,不存在机械磨损。根据热力学分析,光伏发电具有很高的理论发电效率,可达80%以上,技术开发潜力巨大。
④光伏发电本身不使用燃料,不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质,不污染空气,不产生噪声,对环境友好,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击,是真正绿色环保的新型可再生能源。
⑤光伏发电过程不需要冷却水,可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合,构成光伏建筑一体化发电系统,不需要单独占地,可节省宝贵的土地资源。
⑥光伏发电无机械传动部件,操作、维护简单,运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电,加之自动控制技术的广泛采用,基本上可实现无人值守,维护成本低。
⑦光伏发电系统工作性能稳定可靠,使用寿命长(30年以上),如1983年建设的10KW民用光伏电站,原址是在距离兰州市40公里左右的村庄,当时国内的光伏行业发展并不完善,在这个偏远地区建设光伏电站是因为该地区国家电网基础设施不完善,榆中地区很多偏远的乡村虽然用电量不大,但是还是没有通电,这个光伏电站为附近的村庄带去了光明。晶体硅太阳能电池寿命可长达20~35年。在光伏发电系统中,只要设计合理、选型适当,蓄电池的寿命也可长达10~15年。
⑧太阳能电池组件结构简单,体积小、重量轻,便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短,而且根据用电负荷容量可大可小,方便灵活,极易组合、扩容。
太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能光伏发电与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用电的独立太阳能发电系统,这些特点是其他电源无法比拟的。
太阳能光伏发电的缺点:
①能量密度低。尽管太阳投向地球的能量总和极其巨大,但由于地球表面积也很大,而且地球表面大部分被海洋覆盖,真正能够到达陆地表面的太阳能只有到达地球范围太阳辐射能量的10%左右,致使在陆地单位面积上能够直接获得的太阳能量较少。通常以太阳辐照度来表示,地球表面辐照度最高值约为1.2kw/㎡,且绝大多数地区和大多数日照时间内都低于1kw/㎡。太阳能的利用实际上是低密度能量的收集、利用。
②占地面积大。由于太阳能能量密度低,这就使得光伏发电系统的占地面积会很大,每10kw光伏发电功率占地约需100㎡,平均每平方米面积发电功率为100w。随着光伏建筑一体化发电技术的成熟和发展,越来越多的光伏发电系统可以利用建筑物、构筑物的屋顶和立面,将逐渐克服光伏发电占地面积大的不足。这一缺点会随着技术的提高逐渐淡化。
③转换效率低。光伏发电的最基本单元是太阳能电池组件。光伏发电的转换效率指光能转换为电能的比率。目前晶体硅光伏电池转换效率最高为26.3%,非晶体硅光伏电池在光的不断照射下会发生所谓Staebler-Wronski效应,光电转化效率会下降到原来的25%。由于光电转换效率太低,从而使光伏发电功率密度低,难以形成高功率发电系统。因此,太阳能电池的转换效率低是阻碍光伏发电大面积推广的瓶颈。
④间歇性工作。在地球表面,光伏发电系统只能在白天发电,晚上不能发电,除非在太空中没有昼夜之分的情况下,太阳能电池才可以连续发电,这与人们的用电需求不符。
⑤受气候环境因素影响大。太阳能光伏发电的能源直接来源于太阳光的照射,而地球表面上的太阳照射受气候的影响很大,长期的雨雪天、阴天、雾天甚至云层的变化都会严重影响系统的发电状态。另外,环境因素的影响也很大,比较突出的一点是,空气中的颗粒物(如灰尘)等沉落在太阳能电池组件的表面,阻挡了部分光线的照射,这样会使电池组件转换效率降低,从而造成发电量减少甚至电池板的损坏。
⑥地域依赖性强。地理位置不同,气候不同,使各地区日照资源相差很大。光伏发电系统只有应用在太阳能资源丰富的地区,其效果才会好。
⑦系统成本高。由于太阳能光伏发电的效率较低,到目前为止,光伏发电的成本仍然是其他常规发电方式(如火力和水力发电)的几倍,这是制约其广泛应用的最主要因素。
⑧晶体硅电池的制造过程高污染、高能耗。晶体硅电池的主要原料是纯净的硅。硅是地球上含量仅次于氧的元素,主要存在形式是沙子(sio2)。从硅砂一步步变成纯度为99.9999%以上的晶体硅,要经过多道化学和物理工序的处理,不仅要消耗大量能源,还会造成一定的环境污染。
kW称为电力,kWh称为电量。就灯泡等照明器具而言,kW与亮度有关,kWh与电费有关。所以一般说的光伏发电的kw是代表电力的大小,kwh即表示电量的大小,通俗的来说kwh也就是平时所说的“度”。
光伏双面组件比传统单面组件发电增益更多
与常规光伏组件背面不透光不同,双面组件背面是用透明材料(玻璃或者透明背板)封装而成,除了正面正常发电外,其背面也能够接收来自环境的散射光和反射光进行发电,因此有着更高的综合发电效率。归纳起来,背面的光电转换效率是正面的60%-90%,系统集成后系统发电功率相对于传统单面组件电站的增益约为4%-30%。
根据双面组件在户外实证基地得出的发电增益数据来看,对应双面组件的背面为草地、沙地、水泥地以及地面刷白漆时,其背面的发电增益分别为10%、12%、13%以及32%。