摘要：“降本增效、平价上网”渐成业内共识，进一步加速了光伏组件新技术的研发和应用，双面光伏组件便是其中之一。本文从双面光伏组件的结构种类入手，并分析其应用特点并介绍当前双面光伏组件发电案例。
什么是双面光伏组件
“双面”(bifacial)已经成为目前光伏领域的又一大热词，它预示着一种新的技术趋势。双面技术是指正面和背面均可受光的太阳能电池片或太阳能组件。同常规单晶电池相比，双面光伏组件在正面直接照射的太阳光和背面接收的太阳反射光下，都能进行发电。
双面组件发电增益最主要的因素是：地表反射率和组件的安装高度。太阳直接辐射和散射光到达地面后会被反射，有一部分将被反射到组件的背面。
双面光伏组件的种类
如今，由于多方面的原因，双面技术越来越受青睐。归结为一点，就是组件厂商正在努力提高组件性能，创造附加值。目前市场上的双面光伏组件主要有单晶 n型双面光伏组件、单晶 PERC 双面光伏组件、异质结 (HIT 或 HJT) 双面光伏组件 3 类。
1) 单晶 n 型双面光伏组件。如图为基于磷掺杂的 n 型硅制备成 p+ nn+ 结构的双面太阳电池，其采用硼扩散掺杂制备发射极，磷扩散掺杂制备n+背场。由于n+磷背场代替常规 p 型硅太阳电池用铝浆印刷技术形成的铝背场，背面电极也采用与正面电极相同的栅线结构，使电池前后表面都能吸收光线 ，实现双面发电。同时，组件背板采用 2.5 mm 厚的透明玻璃，使背面光线能进入电池片。单晶 n 型双面光伏组件的正面转换效率为 18.34%，背面转换效率为 15.59%，组件综合转换效率达到 19.90%。该类组件的生产厂家主要有英利绿色能源控股有限公司、苏州中来光伏新材股份有限公司等。
2) 单晶 PERC 双面光伏组件。下图 为单晶PERC 双面太阳电池结构。PERC 电池即钝化发射极及背局部接触电池，采用 Al2O3膜对电池背表面进行钝化以提高电池转换效率。普通的PERC电池只能正面发电，PERC 双面电池是将普通PERC电池不透光的背面铝换成局部铝栅线，实现电池背面透光，同时采用 2.5 mm 厚透明玻璃背板，制成 PERC 双面组件，这样来自地面等的反射光就能够被组件吸收。单晶 PERC 双面光伏组件的正面转换效率为 18.31%，背面转换效率为11.90%，组件综合转换效率达到 19.50%。该类组件的生产厂家主要有乐叶光伏科技有限公司、晶澳太阳能有限公司、天合光能股份有限公司等。
值得一提的是，隆基乐叶组件的低衰技术也在业内大幅领先。借助单晶PERC技术与低衰技术，隆基推出的单晶 PERC 双面光伏组件首年衰减低于2%, 之后年衰减率低于0.45%,30年后输出功率高于初始功率的84.95%
3) 异质结 (HIT 或 HJT) 双面光伏组件。下图为异质结 (HIT 或 HJT) 太阳电池结构，其中间衬底为 n 型晶体硅，经过清洗制绒的 n 型 c-Si 正面依次沉积厚度为 5～10 nm 的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)、p 型非晶硅薄膜 (p-a-Si:H)，从而形成p-n 异质结。在硅片背表面依次沉积厚度为 5～10 nm的i-a-Si:H薄膜、n型非晶硅薄膜(n-a-Si:H)形成背表面场。在掺杂 a-Si:H 薄膜的两侧，再沉积透明导电氧化物薄膜 (TCO)，最后通过丝网印刷技术在两侧的顶层形成金属集电极。这样电池的结构对称，正反面受光后都能发电，同时组件背板采用 2.5 mm 厚的透明玻璃，就制成了双面光伏组件。整个制备过程都是在200℃以下的温度中进行，以避免高温工艺对硅片造成损伤。异质结双面光伏组件是 3 种双面光伏组件中工艺成本最高的，量产成本在 4.2 元/W 以上。该类组件的生产厂家主要有新奥能源控股有限公司、晋能清洁能源有限公司等。
双面光伏组件优点
(1)背面可发电。双面光伏组件背面能利用来自地面等的反射光发电，地面反射率越高，电池背面接收的光线越强，发电效果越好。常见的地面反射率有：草地为 15%～25%、混凝土为 25%～35%、湿雪为 55%～75%。双面光伏组件在草地上应用能使发电量提高 8%～10%，而在雪地上最高可使发电量提高30%。
(2) 加快冬季组件覆雪融化。常规光伏组件在冬天被雪覆盖后，若积雪不能被及时清理，组件在持续的低温环境中很容易结冰，不但严重影响发电效率，而且极有可能对组件造成不可预估的损害。而双面光伏组件在正面被雪覆盖后，因组件背面可接收来自雪地的反射光而发电发热，加快了积雪的融化和滑落，可提高发电量。
(3) 双面双玻组件的应用。根据双面电池的封装技术可分为双面双玻组件、双面(带边框)组件，其中双面双玻组件的结构包括：双层玻璃+无边框结构;双面(带边框)组件采用透明背板+边框形式等。主流结构的双玻双面组件，具有生命周期较长、低衰减率、耐候性、防火等级高、散热性好、绝缘好、易清洗、更高的发电效率等优势。
多位光伏业内人士说“在第三批领跑者项目中，双面双玻组件成为标的新宠，占总中标量约2.6GW，占比达52%，在技术领跑者3个基地6个标段中更是有4个标段申报了双面技术。不管是应用领跑者还是技术领跑者，双面组件的角色越来越无法取代，2018年或许是双面双玻组件爆发的元年。”
(4)安装方向和场所灵活。由于组件正面和背面都能受光发电，在垂直放置条件下发电效益是一般组件的 1.5 倍以上，而且受安装方向的影响很小，适用于安装方式受限制的场合，如护栏、隔音墙、BIPV 系统等。
(5) 特殊的支架形式需求。常规支架形式会遮挡双面光伏组件背面，不仅减少背面光线，而且会造成组件内电池片间串联失配，影响发电效果。双面光伏组件的支架应设计成“镜框”形式，避免遮挡组件背面。下图为双面光伏组件安装完成图。
双面光伏组件发电案例
双面光伏组件背面能带来额外的发电量，实现光伏电站的降本增效，不仅符合“领跑者”技术指标，也符合光伏发电平价上网的目标，对加快实现光伏发电平价上网具有重要意义。隆基乐业产品总监王梦松曾提到：从度电成本上分析，双面组件也有先天优势。在做了电站收益分析后，我们发现，双面组件能达到10%的增发，那么这样可以使整个投资收益率大幅提升。
国内已经有大面积应用案例，如隆基乐叶公司推出的青海格尔木项目、 库布奇示范项目等，根据实际累计发电数据显示，其比单面的PERC 光伏组件每瓦发电量高出约 10%。可以预见，双面光伏组件在未来将有广阔的应用前景。
