传统的太阳能组件使用太阳能电池板顶部的光伏电池将光转换为电。 现在，国家可再生能源实验室(N REL)的研究人员正在照亮下面的东西。
在2019年5月，NREL的一个团队启动了一项为期三年的研究，以评估在面板两侧收集光线的双面模块，同时也在全天跟踪太阳。 双面面板的关键好处是获得更多的电力生产，而不扩大系统足迹或重新配置过多的面板。
早期的结果表明，双面板有显著的促进作用。 从2019年6月到11月的数据显示，与他们的单边表亲相比，使用双面面板的能源生产增加了9%。
该研究的主要研究者、NREL研究员克里斯.德琳说：“细胞本身的价格差不多。”“你要买一个稍微贵一点的包裹。 你必须在背面做一些不同的事情-无论是玻璃还是透明的塑料。 从总体上看，成本将不到10%。”
为了确定这些面板能产生多大的功率，团队需要数据，所以他们正在收集数据。 他们的一些数据已经公开了-这是一个行业的第一个研究这个规模。 NREL研究人员预计，新的数据将通过提供信息和最佳做法来提高安装效率、降低成本和提高耐久性，从而消除推进尖端技术的障碍。 到目前为止，结果并没有令人失望。
黛琳说：“每个人都很兴奋，因为他们的成绩都符合预期。” “与初始模拟相比，我们实际上得到的能量比模拟的要多。”
地面供电
在目前的研究中，该小组计划评估太阳能电池板下不同地面覆盖的好处。 由于双面光伏能量增益依赖于反射光，地面越能反射，面板就越强大。
席琳说：“我们研究了如何通过不同的处理方案，如天然植被、碎石和杂草屏障，增强地面反照率[由表面反射的入射光或辐射的比例，通常是行星或月球的比例]。 “其中一些已经发生在工业领域，但这将是第一个开放数据的多年研究。”
在这项研究的第一年，Deline的团队正在测试天然地被。 他们将在第二年加入碎石，Deline说他们正在考虑推出某种白色织物进行第三次比较。
“我们看到，当草变成棕色时，它会变得更有反射性。” “雪盖很好。”
随着地面上的雪，当平均反照率比草高几倍时，所有测试面板都达到了记录的最高增益。
太阳能和储存-更好的结合
该团队在NREL的Golden，科罗拉多，研究网站正在与商业合作伙伴合作，包括棱镜太阳能，Sunpreme和Lumos太阳能-一个供应商，总部设在附近的Nederland镇，科罗拉多州-与主要的国际制造商。 利用与总共六家公司的关系，实验室将在多年内对同一品牌的单面和双面面板进行基准测试和比较。
这项研究的10排光伏阵列采用了NEXTracker的单轴跟踪器技术，增加了可以捕捉到的直接阳光的能量。 每个模块的更高能量生产意味着每兆瓦安装所需的支持硬件较少，从而降低了所谓的系统成本平衡。
Deline说：“通过提高输出，这些模块还可以减少所需的面板总数，从而更有效地使用逆变器、机架、跟踪系统、互连线和其他硬件。
迪琳和他的团队还将PV阵列与两个Avalon电池钒氧化还原流动电池配对。 电池储存白天产生的能量，并使其可用于更高的晚间需求。
这种存储，加上太阳能跟踪技术，有助于使系统输出水平。 它缓解了陡峭的、中午的生产高峰，由较低的上午和下午的一代预订，这通常与传统的固定太阳能有关。
迪琳说：“我们正在进行一个能源套利方案，电池在下午和晚上放电，太阳能发电持续大约四个小时。” “否则，双面增益在峰值时被削去，但在其他地方却很低，因此这提供了更稳定和一致的生成。”
该研究还通过能源部的耐用模块材料联合会(DuraMAT)与其他研究组织合作，支持材料耐久性研究。
Deline说：“我们正在研究单轴跟踪器的模块可靠性，特别是当安装在单轴跟踪器上时，在装运过程中损坏的模块是否仍然可用或进一步恶化。
双赢的高性能计算
随着最先进的计算建模和预测模拟能力，NREL的高性能计算(HPC)资源减少了风险和不确定性，这往往限制了新技术和创新技术的进展。
黛琳说：“我们最近经常在鹰的高性能电脑上使用。” “我们正在完成为期一年的性能模拟，这将需要4到5天的时间在笔记本电脑上-在不到一分钟的时间内在鹰。”
因此，团队可以最大限度地输出不同的配置场景，包括机架高度，间距，甚至材料选择，如黑色或反射支持框架。 模拟是开源的，这意味着其他人可以使用和建立在数据集的基础上进行未来的分析。
Deline说：“我们的模拟从面板开始，将光子飞回他们拦截天空穹顶的地方——它是反向射线追踪，并评估模块的辐照度。” “各种几何形状都是可能的。”
这意味着复杂的地形和结构，包括汽车端口，珀戈拉峡谷，和不同的机架系统，可以评估之前，建设。 模拟还可以叠加其他场景，如停放在汽车端口使用的太阳能组件下面的车辆。
制定商业投资及安全标准
当光伏开发人员正在设计一个新的系统时，他们知道300瓦的单面模块将提供600瓦模块的一半功率，这并不奇怪。 由于测试和认证标准，企业可以依赖这种直截了当的假设。
“但我们还没有这种双面模块，”席琳说。 因此，当你增加背面灵敏度时，业界要求使用必要的方法来标记一个模块，以一致的方式反映附加值。 没有它，买家就不会知道每瓦的成本。”
光伏系统的财务合同是基于产生多少电力，因此安装人员和公用事业需要清楚地了解产生了多少电力，以公平地将额外生产的双面技术货币化。 迪琳的团队正在创建能力测试，以确定新的输出，并将帮助相应地更新标准。
他补充说：“所有这些都需要一个新的标准、性能建模工具和仪器最佳实践的生态系统。”
安全标准是NREL研究的另一个重要成果。 安装人员需要知道当安装双面而不是单面模块时，电流将如何增加。 导线，如电缆和熔断器，需要适当的尺寸。 在这里，需要精确的标准和计算，以有效和安全的安装。
投资于能源的未来
作为一个与工业有着密切联系的国家实验室，NREL具有独特的地位，能够提供这些技术所需的数据、分析、标准和最佳实践。
德琳说：“通过公布这些数据，太阳能安装公司将会看到更好的融资条件。” 公用事业公司将把更一致、更可再生、更负担得起的能源纳入其发电组合。
