双面太阳能电池技术综述-上海电力学院太阳能研究所陈世杰

双面太阳能电池技术综述 主讲人 :陈世杰 上海电力学院太阳能研究所 目录 1）双面太阳能电池引言 2）双面发电光伏组件应用研究 2.1双面发电在实际应用中发电量增益情况 2.2双面电池背面发射率对电气参数的影响 2.3双面电池的跟踪和不同类型光伏阵列的辐射量计算 3）双面太阳电池目前面临的问题 双面太阳能电池引言 1.双面电池的优势 1.1 发电量 1.2 不受安装方向限制 1.3 工作温度低，发电效率高 1.4 生产的辅料减少，生产成本降低 2. 双面电池的类型 2.1 P型双面电池 2.2 N型双面电池 2.3 异质结双面电池 2.4 其他类型双面电池 3. 双玻组件 +双面电池 4 双面组件 +跟踪系统 双面发电光伏组件应用研究 • 1）研究双面发电光伏组件在实际应用中发电量增益情 况，进行发电量数据收集和对比分析。 • 2）双面电池背面发射率对电气参数的影响 • 3）双面电池的跟踪和不同类型光伏阵列的辐射量计算 双面组件 电池类型 P型 PERC 系统电压 IEC 1500V/UL1000V； IEC/UL 1500V 正面功率 290,295(60 Pcs); 345~355 (72 Pcs) 背面 /正面功率 65~75% 发电量增益 5%-30% (不同地表 ) 尺寸 (mm) 1670*998*6/ 1985*998*6 边框尺寸（ mm） 可选 1685*1000*23/ 2000*1000*25 重量 (kg) 23.8/28.5（无框）； 26/31（边框） 安装方式 4*150mm/ 6*150mm clamp（无框） 质保 10年外观； 30年功率 Sky diffusion Module reflectio n Direct light Ground reflection 安装角度： 27°  跟踪安装 : 平单轴东西朝向  横装无遮挡（ 5块）接入组串式逆变器 固定安装下的发电量 雪地 （白背板 ） R=75% 草地 R=17% 3.8 4.73 3 4 5 普通固定 双面固定 日平均发电能力 kwh. kw 草地 不同月份发电量增益 5.53 5.46 5.2 6.28 7.05 6.74 0 2 4 6 8 Feb Mar Apr May Jun Jul 双面固定 发电量增益 % 平单跟踪下的发电量  平单轴发电量影响因素 4.4 8.3 10.6 25.5 18.4 26.5 0 5 10 0 10 20 30 Feb Mar Apr May Jun Jul 双面平单 单日辐照量 kw h/m 2 发电量增益 % 平均单日 …  双面组件两面均可发电的特性，使得发电量增益更大，双面 +跟踪会形成 1+12的效果 ① 太阳高度角（以草地环境为例） 随着 天气变暖，太阳高度角的增大，平 单轴跟踪开始显示出对发电能力增益的 优势：发电能力增益由二月的 4.41%提 高到三月 8.26%， 四月提高到 10.57% ② 辐照量 （天气） 6月梅雨季节，平均单日辐照量低，双面平单发电量增益要比 5、 7 月低 ~7% ③ 入射角度 平 单轴对太阳的跟踪效果，在晴天的时候，早晚时分阳光基本是垂 直入射，故早晚发电量增益大，可从下面不同地表的晴天数据 看出 平单跟踪下的 晴天 发电量 —— 沙地 平单跟踪下的 阴天 发电量 —— 沙地 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 发电能力 kw h/ kw 发电能力增益 % 阴天 固定平均 13.39% 平单平均 13.66% 晴天下， 双面双玻平 单轴跟踪下，在 10点 前（ 62%增益）和 14 后 （ 33%增益）后的 发电能力增益显著。 阴天下 ， 双面双玻平 单轴和固定发电能力 差异不大 。 双面 VS单面 发电量增益 草地（反射率 17%） 88天 沙地（反射率 35%） 23天 白背板（反射率 75%） 23天 双面固 定 双面平 单 双面固定 双面平单 双面固定 双面平单 平均 5.67 14 11.81 23.87 24.6 30.9 某晴天 5.18 19.5 11.69 30.16 20.17 42.83 某阴天 5.83 1.3 13.39 13.66 27.52 25.74  双面双玻在不同的场景发电量增益 5~30%，平单跟踪比固定安装发 电量增益高出 5~10%；  地面反射率越高，发电 量 增益越高；  双面 +跟踪可使发电量收益最大化。 电学参数 n-Si 电池 I-V 特性曲线 • 1）电池背面背景的反射率对开路电压的影响 • 2）电池背面背景的反射率对短路电流的影响 • 3） 电池背面背景的反射率对最大输出功率的影 响 • 4）电池背面背景的反射率对背面效率的影响 2.双面电池背面发射率对电气参数的影 响 结论 • 相同点：ｎ型还是 ｐ 型双面太阳电池，它们的短路电流 ISC、开路电压 VOC、最大输出功率 Pm和背面转换效率 η 的变化规律都是相同的，也证明这种变化规律适应于双 面太阳电池。 • 当电池背面背景的反射率增大时，双面太阳电池的综合转 换效能降低。 • 不同点：只是ｎ型开路电压是负值，而 ｐ型开路电压是 正值。相反，ｎ型的短路电流是正值，而ｐ 型双面电池 的短路电流是负值。这是由于双面太阳电池衬底的掺杂类 型不同而导致的。 3.双面电池的跟踪和不同类型光伏阵列的辐 射量计算 a固定式 b方位角跟踪 c双轴跟踪 正反两面的主要区别 • 1）正面接收的所有辐照度：直接辐照度、散射辐照度 (环 绕太阳和天空 )和地面反射辐照度； • 2）背面接收的所有辐照度：太阳直射和绕照射在背面， 各向同性天空散射照度在背面，反射辐照度； • 3）主要区别在于反射辐照度。 正面辐照量推导背面辐照量计算公式 Q T = S T + D T + R T S T= S H x cosθ/sinα = S‘H x Rb （注： Rb是是倾斜辐照度与水平辐照度之比。） D T = D H(1 + cos Z’ )/2 R T = ρQ H(1-cos Z’ )/2 背面辐照量计算公式 修正后的背面辐照度的计算 考虑漫反射的各项同向和异向的问题 双面太阳电池目前面临的问题 • 1）如何在保证背部可以发电的同时还能维持正面发电效 率。 • 2）国际上尚未出台有关双面太阳电池输出 • 功率的测试标准，仅有适于单面太阳电池组件的 IEC 60904 测试标准。