近年來(lái)，基于不同技術(shù)路線的雙面組件技術(shù)，由于其可靠性高、光能利用率高、發(fā)電量增益高等因素，成為當(dāng)前光伏領(lǐng)域廣受關(guān)注且被認(rèn)為是非常有實(shí)際應(yīng)用前景的前沿技術(shù)之一。之前我們也探討過(guò)雙面組件的標(biāo)定(點(diǎn)擊閱讀)。然而，由于雙面組件正反兩面具有同時(shí)受光并發(fā)電的特點(diǎn)，如何準(zhǔn)確地標(biāo)定雙面組件的電性能以及如何保證雙面組件在實(shí)際應(yīng)用的安全性已經(jīng)成為了雙面光伏組件發(fā)展中兩個(gè)亟待解決的難題。

柴油發(fā)電機(jī)組

TÜV萊茵作為光伏領(lǐng)域第三方檢驗(yàn)檢測(cè)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，由技術(shù)專家Christos博士牽頭，聯(lián)合行業(yè)內(nèi)上、中、下游多家企業(yè)成立了專門的雙面組件工作小組。TÜV萊茵通過(guò)大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯亢驼撟C，最終逐步確立了一套能有效評(píng)估雙面組件的電性能和安全性的測(cè)試方法并頒布了相關(guān)的2PfG標(biāo)準(zhǔn)。

電性能篇

對(duì)于單面組件而言，定價(jià)的最重要的參考依據(jù)目前依然是標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件(STC：組件溫度25ºC，入射輻照度1000 W/sqm，光譜分布為AM1.5G)下的功率標(biāo)定。而對(duì)于雙面組件的電性能測(cè)量，我們?cè)诨赟TC所作假設(shè)的基礎(chǔ)上增加雙面組件以37° 的傾斜角度和1米的離地高度安裝時(shí)的條件，由此確立了雙面標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件(BSTC)。

TÜV萊茵內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)2PfG 2645/11.17 中規(guī)定可以使用IEC 60904-1-2中的單面輻照和雙面輻照測(cè)試方法，不過(guò)目前在TÜV萊茵的實(shí)驗(yàn)室中使用的是單面輻照測(cè)試方法。除了BSTC下的測(cè)試，背面輻照度 (Gri) 為100W/sqm 和 200 W/sqm 時(shí)的IV測(cè)試結(jié)果也可以作為補(bǔ)充信息在測(cè)試報(bào)告中提供。 如下圖所示，單面輻照測(cè)試方法首先對(duì)雙面組件正反兩面分別在STC條件下進(jìn)行功率測(cè)試，然后再測(cè)試組件正面在等效輻照度(GEi)下的光伏特性。等效輻照度(GEi)由以下公式計(jì)算得出：

此外，針對(duì)大家關(guān)心的銘牌話題，2PfG 2645/11.17標(biāo)準(zhǔn)也給出了相應(yīng)的要求和示例。首先，需要對(duì)高、中、低三檔的組件進(jìn)行初始穩(wěn)定測(cè)試，然后通過(guò)引用IEC 61215：2016標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的Gate1對(duì)雙面組件的銘牌和實(shí)測(cè)電性能數(shù)據(jù)進(jìn)行判定。判定通過(guò)的雙面組件既可按照“STC”和“BSTC”兩種測(cè)試條件對(duì)電性能參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。

可靠性和安全性能篇

緊隨其后的是雙面光伏組件的可靠性和安全性問(wèn)題。由于背面同時(shí)發(fā)電，雙面組件在戶外產(chǎn)生的電流通常較高，這可能會(huì)影響光伏系統(tǒng)的可靠性。另外，為了使雙面發(fā)電量最大化，雙面組件通常采用特殊的設(shè)計(jì)安裝方式來(lái)減少組件支架造成的遮擋。所以 IEC 61215-2 和IEC 61730-2 中一些測(cè)試條件需要進(jìn)行相應(yīng)的修改以便在前期發(fā)現(xiàn)雙面組件一些潛在的可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題。

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61215:2016的規(guī)定，光伏組件在進(jìn)行任何進(jìn)一步的測(cè)試之前都必須先穩(wěn)定其電性能。對(duì)于雙面組件，光致衰減(LID)等問(wèn)題依然存在并且不可忽視。因此，TÜV 萊茵2PfG 2645/11.17 建立了一套對(duì)BSTC下測(cè)得的光伏數(shù)據(jù)進(jìn)行銘牌驗(yàn)證的體系，該體系對(duì)于Pmax、Pmax 的平均值、 Voc 以及 Isc 的判定要求和 IEC 61215-1:2016中的一致。 并且該體系中增加了對(duì)于最低功率檔組件在BSTC下的 Pmax 的額外要求來(lái)保證最低功率檔組件的質(zhì)量。具體要求如下：

此外，由于背面會(huì)產(chǎn)生額外電流，雙面組件在戶外經(jīng)常比單面組件產(chǎn)生更高的電流。較高的電流可能導(dǎo)致光伏組件局部溫度過(guò)高，特別是在發(fā)生電流聚集的區(qū)域。這會(huì)影響到光伏系統(tǒng)的可靠性，尤其是對(duì)焊接點(diǎn)的金屬疲勞和旁路二極管的耐久性。因此IEC 61215-2 和IEC 61730-2中的相關(guān)測(cè)試條件應(yīng)該針對(duì)雙面組件在戶外高電流的情況有所調(diào)整。背面輻照度 300W/sqm 被認(rèn)定為典型的戶外運(yùn)行情況下可達(dá)到的最苛刻條件。

因此IEC 61215-2 和IEC 61730-2 中相關(guān)的測(cè)試增加了等效輻照度 GE =1000 W/sqm + φ∙300 W/sqm時(shí)對(duì)應(yīng)的測(cè)試要求。我們將溫度測(cè)試(MST 21)、熱循環(huán)測(cè)試(MQT 11/MST 51)、熱斑耐久測(cè)試(MQT 09/MST 22)以及旁路二極管測(cè)試(MQT 18/MST 25)中所要求的電流Impp 或者 Isc，增加至它們相對(duì)應(yīng)的(1000 + φ∙300) W/sqm 輻照度下的Impp 或者 Isc 值。對(duì)于反向電流過(guò)載測(cè)試，我們建議在計(jì)算時(shí)使用生產(chǎn)商給出的組件過(guò)載電流保護(hù)額定值和組件可能達(dá)到的最大反向電流((n-1) × Isc@GE ×1.25，n為組件串最大可并聯(lián)數(shù)量，1.25為安全因子)中的較高的值。

總結(jié)

由降低度電成本的強(qiáng)烈需求作為主要推力，近幾年雙面光伏組件因其背面發(fā)電的特性而倍受青睞，市場(chǎng)份額迅速增加。但是其技術(shù)方面的復(fù)雜性使得目前的功率標(biāo)定和質(zhì)量檢驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需要針對(duì)雙面光伏器件進(jìn)行相應(yīng)的更新。目前，TÜV萊茵已經(jīng)發(fā)布了關(guān)于雙面組件功率標(biāo)定的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)2PfG 2645/11.17和基于IEC 61215-2 和IEC 61730-2 的雙面組件安全和可靠性測(cè)試方案，我們希望能為雙面組件時(shí)代的到來(lái)助推!