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双玻组件的技术特性与市场应用

日期:2021-06-17    来源:交谷太阳能

国际太阳能光伏网

2021
06/17
15:45
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关键词: 双玻光伏组件 太阳能电池片 光伏电池组件

双玻光伏组件,是指由两片玻璃和太阳能电池片组成复合层,电池片之间由导线串、并联汇集到引线端所形成的光伏电池组件。交大光谷太阳能光伏电站应用双玻组件的案例特别多,无论是光伏阳光房还是蔬菜大棚,应用高透光率的双玻组件建设光伏电站,社会效益和经济效益都优于常规的单晶硅或者多晶硅组件。


对于双玻组件的可靠性,有大量来自应用案例的对照测试数据表明双玻组件在TC(热循环)、DH(湿热)、HF(湿冻)、机械载荷等加严测试后衰减低于采用高分子背板的单玻组件,其中抗湿热老化的性能尤为突出:单玻组件是很难通过DH3000测试的,得益于玻璃优异的水汽阻隔能力双玻组件可以轻易通过该测试。基于加严可靠性测试的优秀表现,组件制造企业交大光谷将双玻组件的功率质保延长到30年并承诺更低的年衰减率。

任何产品都不是完美的,双玻组件也一样,我们一起来看看双玻组件的优点和缺点。

一、双玻组件的优点

1、生命周期较长:普通组件质保是25年,双玻组件提出的质保是30年。

2、生命周期内具有更高的发电量:双玻组件预期比普通组件高出25%左右,当然这里指的是双玻组件30年的发电量与普通组件25年发电量的对比。

3、具有较高的发电效率:比普通组件高出4%左右。这里指的是相同时间内发电量的对比。

4.衰减较低:传统组件的衰减大约在0.7%左右,双玻组件是0.5%。

5、玻璃的透水率几乎为零,不需要考虑水汽进入组件诱发EVA胶膜水解的问题。传统晶体硅太阳能组件的背板有一定的透水率,导致组件内部发生电化学腐蚀,增加了出现PID衰减和蜗牛纹等问题发生的概念。双玻这一优势尤其适用于海边、水边和较高湿度地区的光伏电站。

6.玻璃是无机物二氧化硅,与沙子属同种物质,耐候性、耐腐蚀性超过任何一种已知塑料。紫外线、氧气和水分导致背板逐渐降解,表面发生粉化和自身断裂。玻璃则一劳永逸地解决了组件的耐候问题,也随之结束了PVF和PVDF哪个更耐候的争端,更不用提其它PET背板、涂覆型背板。该特点使双玻组件适用于较多酸雨或者盐雾大的地区的光伏电站。

7、玻璃的耐磨性非常好:有效解决了组件在野外的耐风沙问题,大风沙地区双玻组件的耐磨性优势明显。

8、双玻组件不需要铝框:即使在玻璃表面有大量露珠的情况下,没有铝框使导致PID发生的电场无法建立,其大大降低了发生PID衰减的可能性。

9、双玻组件没有铝框,更容易清洗,减少组件表面积灰,有利于提升发电量。

10、玻璃的绝缘性优于背板,其使双玻组件可以满足更高的系统电压,以节省整个电站的系统成本。

11、双玻组件的防火等级由普通晶硅组件的C级升级到A级,使其更适合用于居民住宅、化工厂等需要避免火灾隐患的地区。

12、双玻组件有机材料较少,更利于环保,容易回收,更符合绿色能源的发展。

13、双玻组件可以实现透明组件的需求,可以广泛应用于农光互补、渔光互补、林光互补项目;尤其在光伏玻璃温室大棚方面具有得天独厚的优势,既实现了光伏发电,又实现了温室内农作物的种植,同时可以兼顾到温室大棚外表的美观,增加了观赏效果。

14、双玻组件前后2片玻璃的结构形式,也减小了组件在施工安装过程中产生局部隐裂问题的发生。

15、双玻组件结构形式简单,耗材用量较少,比如汇流带用量减少,省去了铝边框等。

16、双玻组件更容易实现三个接线盒的结构设计,减少热斑效应,同时接线盒45度出现的方式,便于组件与组件的连接,减少了光伏线缆的用量,降低了发电线损;而单玻组件因边框的限制,难以实现接线盒线缆四处的出线,从实际应用来看以及兆瓦级双玻组件的光伏线缆用量比单玻组件减少约2300米左右。

17、双玻组件无背板,散热性好。这一点大家都知道,温度过高将使组件的发电量降低,而双玻组件在这方面散热性要优于单玻组件。从而提升了发电量。

18、双玻组件在产生积雪时更容易自然滑落,同时人工清理积雪时也比较容易。主要原因在于单玻组件的边框阻碍了积雪的自然滑坡,而人工清理积雪,边框又很容易阻挡清理工具。

19.在未来的研发领域,双玻组件将更容易实现双玻发电。

20、双玻组件在安装方式方面也较单玻更加灵活。可以采用压块安装,也可以背挂式安装,压块式安装带来的压块遮挡从而影响发电量也是一个不容忽视的问题,而双玻背挂式安装的理念,使得组件正面完全无遮挡,当然外部环境因素导致的遮挡除外。也从另外一个角度来说提高了发电量。

二、双玻组件的缺点

1、地理分布、季节变化、昼夜交替会严重影响其发电量,当没有太阳的时候就不能发电或者发电量很小,这就会影响用电设备的正常使用;

2、能量的密度低,当大规模使用的时候,占用的面积会比较大,而且会受到太阳辐射强度的影响;

3、光伏系统的造价还比较高,系统成本40000~60000元/kW,初始投资高严重制约了其广泛应用;

4、年发电时数较低,平均1300 h;

5、精准预测系统发电量比较困难。

双玻组件的缺点看来也是显而易见的,但是有问题我们得解决,看看针对于双玻组件应用中的问题有什么解决方案?

1、针对无框双玻组件在长期使用中因安装受力不均导致的破损问题,业内主流的双玻组件普遍采用有框设计,保障了各种安装形式与气候条件下的长期可靠性。双玻组件普遍是双面双玻产品,可观的背面发电增益使得略高的成本并不再是有框双玻组件的推广障碍;

2、早期半透光的双面组件功率比单玻组件低一档,单面电池背面吸热(因背面玻璃透光)也导致其温度略有升高。目前双面双玻组件主流采用白色网格玻璃提高了正面功率,双面电池把背面辐照转化为电能,隆基的电站实证结果表明双面组件的工作温度与单面组件没有明显差异(地表反射率较低时双面组件工作温度相对略低,反射率较高时温度略高);

3、对于双玻组件相对单玻组件略高的重量,实际上采用2+2mm玻璃的双玻组件相比单玻组件重量差别不大,隆基采用M6硅片的Hi-MO4双面双玻组件重量不超过30kg(72型为27.5kg),实际安装与搬运完全不存在障碍,未来随着更薄光伏玻璃的应用(基于有框双玻结构),双玻组件还将进一步减重;

4、双面组件背面的PID机理是电子极化而非钠离子迁移,通过采用高体阻的封装胶膜,双面双玻组件具有很强的抗PID性能。

电子极化导致的PID(PID-p)见于应用了场钝化效应的高效电池如PERC双面、PERT双面、IBC等,PERC双面电池的背面PID机理如下图所示:电流经玻璃与封装胶膜流向电池背面,削弱了原本带负电荷的AlOx钝化层的场钝化特性,不同于Na离子迁移导致的PID,PID-p导致的衰减经光照是可以恢复的。使用高体电阻率的封装胶膜如聚烯烃(POE)可以抑制电子极化效应从而解决高效组件的抗PID问题。

双面双玻组件采用POE封装胶膜还带来可靠性上的额外优势,因POE是非极性高分子,具有非常好的耐候性(如紫外辐照)与水汽阻隔性能,可以显著降低光伏组件长期衰减中很重要的一项:封装材料黄变、透光率降低导致的功率衰减。采用POE的问题在于其略高的成本及较长的层压时间提高了制造成本,随着应用量的增大及材料、工艺的优化,预期这两部分与EVA的成本差异将呈降低趋势。

综合而言,双玻组件在可靠性上的优势是很明确的,玻璃的透光性与超强耐紫外性能完美匹配双面电池,因此交大光谷系列双面组件始终采用玻璃封装。

三、双玻组件的市场应用

近些年来,交大光谷太阳能采用差异化发展的思路,针对于双玻组件的优点,有针对性的配置系统解决方案,尤其是渔光光互补、滩涂电站、农业温室以及早晚露水大的地区的光伏项目,采用双玻光伏组件更加安全可靠、使用寿命更长。用双玻组件像湖泊、滩涂、沿海、农业光伏还有牛羊棚,像牛羊棚会产生很多的氨气,用双玻组件可以隔绝这部分的气体。

在大量的案例中应用中对比,交大光谷太阳能的系统技术工程师发现,将双玻和普通组件进行耐磨损的相关实验验证。玻璃透水率是零,防止EVA老化,产生蜗牛纹、黑线现象的概率更小。双玻组件不积灰不积雪的特性,易清洗管理,可以减少运维费用。

关于抗隐裂性实测,对于林光互补、农光互补项目来说,山地有微起伏,组件不一定是在一个水平面上,采用普通组件长期弯曲之后,里面会产生一些小的破裂,但是双玻比较安全不会产生任何问题。载荷下的形变量,双玻组件是比较安全的。交大光谷太阳能工程技术中心的同事对双玻组件做的三倍加严测试,通过DHTC还有一些组合实验,可以看到双玻组件加速老化之后的性能特别好,对于双玻组件来说,它的质保也是远远好于普通组件,普通组件后面逐年衰减大于0.7%,而双玻组件逐年衰减小于0.5%,双玻组件高发电量的实验,双玻组件温度均匀性也比较好。

另外,从系统应用的成本上来说,双玻组件在1500V系统中的应用,让我们多串少并,用1500V系统以后,系统成本会大幅度降低,从汇流箱到每个环节节约成本的情况。以前电站都是10兆瓦级,现在的光伏基地基本是一百兆瓦级起步的,尤其是交大光谷和国家能源集团合作以后,投资地面光伏电站的案例越来越多。在这种情况下,人员巡检的的工程量很大,如何让土地有效利用,加上坡地的应用,现场的施工或者行走比较复杂,减少步行数量是重要的。

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