3月25日，隆基發(fā)布了雙面半片技術(shù)白皮書，該白皮書包括隆基Hi-MO3雙面半片組件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、性能優(yōu)勢(shì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，具體分析了雙面組件結(jié)合半片技術(shù)后帶來(lái)的發(fā)電量?jī)?yōu)勢(shì)、半片組件旁路二極管的啟動(dòng)條件、隆基雙面組件在不同環(huán)境下的應(yīng)用案例，對(duì)電站設(shè)計(jì)與投資者具有很高的參考價(jià)值。

1.介紹

隆基在2018年結(jié)合單晶P型雙面PERC技術(shù)與半片技術(shù)推出了Hi-MO3組件，該產(chǎn)品延續(xù)了Hi-MO1單晶PERC組件的高效率&低光衰及Hi-MO2雙面雙玻組件的高雙面率，應(yīng)用了半片技術(shù)后，組件功率與產(chǎn)品可靠性得到了進(jìn)一步提升。應(yīng)用于光資源豐富地區(qū)的大型地面電站配合固定支架或平單軸跟蹤支架可實(shí)現(xiàn)最低度電成本，應(yīng)用用于地表經(jīng)過(guò)高反光處理（如刷白漆）的分布式電站則可顯著提高項(xiàng)目的收益率。

P型PERC雙面技術(shù)是自2015年新出現(xiàn)的雙面技術(shù)1，相對(duì)傳統(tǒng)的N型雙面與異質(zhì)結(jié)雙面電池，PERC雙面電池采用低成本的P型硅片與鋁柵線電極，且也能夠獲得高轉(zhuǎn)換效率與最高約80%的電池雙面率，因此具有極高的性價(jià)比。隆基在雙面電池研發(fā)上可實(shí)現(xiàn)正面23.11%、背面18.97%的效率(Fraunhoer-ISE，2018.5，雙面率82.1%)，量產(chǎn)電池的正面效率也已達(dá)22%以上。

隆基高效PERC電池使組件具有優(yōu)秀的弱光性能與低功率溫度系數(shù)值，在2017、2018年連續(xù)獲得TüV萊茵“質(zhì)勝中國(guó)”光伏組件仿真第一名；低光衰技術(shù)更使隆基的PERC組件在戶外具有更好的發(fā)電表現(xiàn)，在PVmagazinetest中，隆基單、雙面PERC組件的發(fā)電量均在同類型產(chǎn)品中排名第一2。

半片技術(shù)使電池工作電流減半從而顯著降低焊帶上的能量損失，單晶PERC電池的高電流及雙面電池背面受光帶來(lái)的工作電流增益使得雙面PERC技術(shù)非常適合與半片技術(shù)相結(jié)合，帶來(lái)功率、發(fā)電量、可靠性的多重提升。

2.產(chǎn)品特點(diǎn)與性能優(yōu)勢(shì)

隆基Hi-MO3采用高可靠封裝材料，確保組件的抗PID性能并進(jìn)一步提升了其長(zhǎng)期可靠性；作為雙玻組件，有邊框Hi-MO3組件的正、背面均采用2mm厚度的玻璃從而減輕了組件的重量，便于安裝及與跟蹤支架的匹配；背面玻璃可以使用鍍有白色陶瓷網(wǎng)格的玻璃，這樣60片電池的雙面組件正面功率可以提升近5W；Hi-MO3采用B面寬度30mm的邊框使其可以承受正面5400Pa的靜載，該邊框采用短邊無(wú)C面設(shè)計(jì)以降低對(duì)背面電池的陰影遮擋，相對(duì)常規(guī)邊框可以提高雙面組件的發(fā)電量；在低載荷地區(qū)也可以使用無(wú)邊框的60片電池組件(120片半電池，玻璃厚度2.5mm)，這樣可以節(jié)省組件的成本并且避免了邊框?qū)Ρ趁娴恼趽酰涣硗猓P形分體式接線盒的使用也使其不會(huì)遮擋電池背面。

圖1：Hi-MO3組件示意圖

光伏組件在實(shí)際運(yùn)行中難免被鳥糞、樹(shù)葉等局部遮擋，如不及時(shí)清理持續(xù)的熱斑效應(yīng)會(huì)使組件發(fā)生不可逆的衰減甚至失效，理論分析3與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均表明半片技術(shù)可以使組件熱斑溫度降低10——20oC，這將使Hi-MO3組件的可靠性得到進(jìn)一步提升。

在實(shí)驗(yàn)室正面打光測(cè)試時(shí)，半片技術(shù)可以使60片電池PERC組件的焊帶熱損耗降低5W以上，戶外光照好時(shí)考慮到雙面組件收到的背面輻照，所降低的熱損耗可達(dá)8W以上，此時(shí)雙面半片組件的工作溫度相比全片的雙面組件會(huì)有較明顯的差別，該溫差最高可達(dá)1oC以上，因此發(fā)電能力有所提升。基于高輻照時(shí)明顯降低的內(nèi)部熱損耗與較低的工作溫度，Hi-MO3組件應(yīng)用于全球光資源非常豐富的地區(qū)(一般溫度也很高)發(fā)電優(yōu)勢(shì)尤為明顯，如中國(guó)西部、中東、非洲北部與南部、澳大利亞、美國(guó)西部、墨西哥、智利等。根據(jù)EnriqueCabrera在德國(guó)太陽(yáng)能研究中心(ISC-Konstanz)所作的實(shí)證4，90%的地表反射率時(shí)半片技術(shù)使雙面組件的系統(tǒng)效率提高了2.7%，在900W/m2以上輻照時(shí)，半片帶來(lái)的系統(tǒng)效率增益更達(dá)到4.3%。關(guān)于組件工作溫度需要指出的是，由于雙面PERC電池背面使用局部鋁柵線替代全覆蓋的鋁電極減小了對(duì)熱效應(yīng)強(qiáng)的紅外光的吸收5，雙面PERC組件的工作溫度與單面PERC組件相當(dāng)甚至略低。

目前市場(chǎng)主流的半片組件均采用了上半部分與下半部分并聯(lián)的設(shè)計(jì)，其中一半被大面積的陰影遮擋時(shí)并不會(huì)導(dǎo)致旁路二極管啟動(dòng)，這使得半片組件在豎向安裝狀態(tài)下，早、晚前排組件陰影開(kāi)始遮擋組件下半部分時(shí)，上半部分仍可正常發(fā)電(圖2a)；同樣的道理，如果安裝高度不高或者地形地表環(huán)境復(fù)雜，雙面組件上、下兩部分將受光不均，此時(shí)半片雙面組件的發(fā)電表現(xiàn)將優(yōu)于全片組件(圖2b)。

圖2：a)半片組件與全片組件(豎向安裝)在陣列陰影遮擋時(shí)的功率輸出情況，b)半片雙面組件與全片雙面組件在背面受光不均時(shí)的背面發(fā)電增益對(duì)比

以上大面積陰影遮擋時(shí)旁路二極管不啟動(dòng)的優(yōu)勢(shì)并不妨礙半片組件二極管對(duì)組件熱斑的防護(hù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)與理論分析，發(fā)電狀態(tài)下單塊半片組件當(dāng)一片半電池90%面積被完全遮擋時(shí)旁路二極管開(kāi)始啟動(dòng)，而單塊全片電池組件則是在整片電池50%面積被完全遮擋時(shí)旁路二極管啟動(dòng)；對(duì)于多個(gè)組件組成的光伏系統(tǒng)，以12塊組件為例，其中一塊半片組件的一塊半電池被遮擋20%的面積時(shí)旁路二極管啟動(dòng)，對(duì)應(yīng)的全片電池遮擋面積比例則為13%。可見(jiàn)半片技術(shù)使得組件在小面積遮擋時(shí)二極管更容易啟動(dòng)，增加對(duì)組件熱斑效應(yīng)的防護(hù)。另外，熱斑導(dǎo)致的溫升最大值發(fā)生在約10%的全電池面積遮擋時(shí)(圖4)，此時(shí)尚未達(dá)到旁路二極管啟動(dòng)條件，半片技術(shù)使熱斑溫度降低約10——20oC的特性顯著提高了組件可靠性。

圖3：全片與半片組件旁路二極管啟動(dòng)所需要的電池遮擋比例

圖4：全片與半片組件在不同電池遮擋面積時(shí)的熱斑溫度