双面双玻组件:玻璃、材料选型与功率增益测试探讨

  • 2019年08月29日
  • 作者: 肖蓓
    肖蓓

    肖蓓

    大中华区高级编辑,Solar Media Limited 旗下 PV-Tech China

    肖蓓于2012年2月加入PV-Tech,担任驻大中华区编辑。肖蓓毕业于湖南商学院,并获得了传媒广告专业文学学士学位。曾就职于中国家族传媒集团《家族商业评论》,2010年加入大美国际资讯《光伏信息》报,先后负责中国华南、华东片区的新闻报道工作,多次策划并报道行业热点新闻,两年期间发表10多篇光伏产业新闻专题及30多篇深度新闻专题,共计逾25万字。其精华新闻报道收录于其个人博客,截至目前已受到业内近万人点击交流。在此期间,肖蓓走访了广东、湖南、成都、湖北、江苏、上海、陕西等地60多家光伏企业,涉及多晶硅、太阳能电池、组件、系统集成、设备、认证等领域,同时与广东、湖南、上海太阳能协会及科研院所专家保持着友好交流。肖蓓关注太阳能行业的新闻与未来走向,看好光伏产业并打算长期关注其发展。

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2009-2018年期间,全球光伏项目平均度电成本从0.32美金降至0.04美金,目前仍保持继续降低的趋势,与此同时竞价模式在全球逐步实施,全球市场包括国内市场,对光伏项目LCOE的成本提出了更高的要求。

“全球市场对LCOE要求的密切关注,使得市场对发电设备提出了更高的要求。我们做了一个关于LCOE的简易模拟,发现不同技术会带来LCOE不同程度的降低,其中双面技术的LCOE降速达到了2.4%。”天合光能股份有限公司技术总监王乐在第二届双面发电与平价上网技术路线研讨会上说到。

据介绍,天合光能于2012年开启了双玻技术研发路程,2015逐渐实现双玻组件的量产。王乐表示,作为双玻技术的先行者,在探路的头几年我们是感到很辛酸的,因为业界对于双玻的认可度并不是非常接受。

他说:“直到2015年-2017年是双玻逐渐推广,同时我们逐渐把相应的大硅片技术,MBB技术叠加起来,到了2018年之后,我们推出了切片双面双玻,同时叠加了天合的跟踪支架,整个系统真正活跃起来。从农业大棚到水上漂浮再到高速隔音墙,不论是湿热地区、干热地区、温和地区还是寒热地区,双面双玻的应用场景是可以全面覆盖的。”

正如王乐所言,通过几年的探索与发展,目前双面双玻技术已成为业内备受关注的降本提效重要技术路径。双面电池技术已基本覆盖了主流的P 型PERC、N 型PERC 和N 型HJT 电池技术方向,使其成为了电池升级的首选。

另一方面,双玻组件本身通过玻璃取代背板使得组件的抗承载,防水和耐火得到显著提升。同时,在生产上仅修改层压环节,使得目前主流生产线不需要大幅升级即可以进行量产。

玻璃作为双玻组件重要的封装材料,其技术进步对组件产品质量起到了关键作用,各家企业对玻璃的选择也各有侧重点。

在双面发电研讨会上,中建材浚鑫科技有限公司研发副总裁郭万武对玻璃材料选择发表了他的看法,他表示:“浚鑫科技双面组件通常在正面选择高性能的光伏玻璃,背面我们更倾向于选择高性价比的玻璃。作为组件厂商,对玻璃的性能要求主要体现在三个方面:第一是透过率,第二是抗冲击强度,第三是杂质含量。”

郭万武说:“正面玻璃目前的需求主要是单绒压花玻璃,镀膜透光率在93.8%~94%,目前市场上大部分用的玻璃与这个工艺相关,当然也有单绒镜面玻璃与双层镀膜玻璃。镜面玻璃是属于超白压延玻璃的一种,成本和单绒压花玻璃持平。仅从正面功率上来说,常规超白压延玻璃最高,如果从单瓦成本变化来讲,浮法镀膜以及浮法非镀膜有优势,尤其对于浮法非镀膜玻璃来说有1毛钱的空间,在没有形成双玻组件功率标准的情况下,我们完全推荐背面浮法,价格优势要优于超白压延玻璃,这是最具性价比的方案。“

在郭万武看来,超白压缩玻璃成本逐渐增加,而浮法玻璃更具有市场潜力;正面镜面高透玻璃更适合高效背钝化电池的封装,最后就综合成本、利润、功率等因素考虑,超白镜面+浮法的组合最具适应性。

关于PID与背面增益

双面PREC组件出来之后,引起了行业对组件PID现象的新一轮关注。

隆基乐叶在此方面做了大量的研发及实证工作,隆基乐叶产品总监王梦松在会上表示:“其实双面PID和传统的PID是有差异的,其原因是由于背面有氧化铝结构。氧化铝带有PID的负电荷,会和离子作用去破坏钝化的效果,目前行业里来说,最好的控制办法对电池背面镀膜工艺做一些相应的控制。

另外,企业在双面双玻组件上通常会采用POE有更好的封装材料,POE具有更低的透过率,同时可以帮助双面组件有效抑制PID的现象,在实际户外工作中,双面组件发生PID风险比实验室测试更低。”

通过几年的持续发货与电站数据统计,行业看到了更多关于PREC双面组件在户外发电的表现。

王梦松说,隆基在全球布局了大量的实证电站,去做相应的实证数据分析,我们重点与美国和RETC合作,做了一些实证电站,数据显示双面组件对比单面组件有8%左右的增发。

机理和实证数据已经非常完善,影响背面发电增益主要有四个方面。第一是对地表的反射率很高,地表反射越高,背面的温度增益越高,尤其是雪地或者是涂白漆的地面上,反射增益非常明显。

第二是组件安装高度与地面高度。这也是一个非常正相关的参数。大量的数据显示,随着安装高度的抬高,组件的背面增益有明显的提升。第三是辐照条件,包括散射光水平与入射光线的角度,这些都会对背面的增益产生显著的影响。

第四是和阵列间距也相关,如果阵列间距稀疏,容积率越低,背面增益也会有明显的上升。

挑战与测试

从ITRPV2019年的最新预测中,对双玻组件以及双面组件市场的占有率趋势看,不论是双面组件还是双玻组件,它们的增长趋势都呈现出比历年预测值更高的方向发展。截至目前,双面双玻组件在各主流企业中均有较大的量产。

这样的发展趋势无疑是积极的、正面的。双面发电结合双玻的优势也在被逐一挖掘,比如更高的功率输出、更长的使用寿命。那么,它的发展还有什么待解决的问题及挑战?

TÜV北德技术经理魏诗梦表示:“双面双玻组件目前面临的一些挑战,主要表现在产线的良率及返修工艺;在系统设计中,由于电站现场各种不同地面反射率造成的设计容量偏差;由于使用双玻造成的组件重量增加以及双面发电要求离地高度增加,进而导致的支架成本增高;以及其他一些关联的、复杂的系统问题。

我们在对双面发电高效光伏组件的产品认证中,在早期就对各种类型的产品,包括N型双面、P型双面,异质结组件等,都进行了深入的调研。

关于双面组件的功率标定,在我们在做工厂检查的时候发现,目前多数工厂在双面组件出厂时仅标定正面功率,而很多时候在生产线上并不会对组件背面去进行遮挡。这样测得正面功率,我们有做过对比,遮挡与未遮挡,功率上会有5W至10W的差异。而在贴铭牌的时候,很多工厂还是会以未做遮挡的数据来直接作为铭牌的值。”

据了解,现在行业对双面双玻的测试方法有多种,TÜV北德依照IEC 60904-1-2标准,采用三种测试方法,即一种户外测试方法与两种室内测试方法,而室内测试分为单面打光与双面打光两种形式。

其中,户外测试方法主要是将待测组件放置于实际户外状态进行模拟测试。标准对户外测试时的背面光均匀性有一定的要求。从测试结果看,产线测试与户外测试存在一定差异。

单面打光是指以结合正反面发电能力的综合光强来照射组件正面,以得到综合功率。首先需要计算双面率,取正反面短路电流比值与正反面功率比值之间的最小值作为双面率,乘以背面光强得到背面增益的光强。此光强加上正面STC条件下1000瓦每平米的光强,得到综合光强。最后,以该综合光强来对组件正面进行照射,测得综合功率。

第三种双面打光,即同时对组件正面和背面进行光照,得到组件的功率输出。标准对背面光源不均匀度要求需要小于5%。目前市场上也有一些测试设备制造商在进行这样的设备生产。

魏诗梦同时表示:“光伏产品的技术在不断的日益革新,TÜV北德与行业共同发展,通过规范统一的测试方法,通过不同国家地区不同气候环境的户外实证数据收集与分析,通过对不同技术路线产品失效模型的深入研究等,共同推进双面发电产业的健康成长。”

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(责任编辑:肖蓓)

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