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隆基重磅发布Hi-MO 3双面半片组件白皮书

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今日,隆基发布了双面半片技术白皮书,该白皮书包括隆基Hi-MO3双面半片组件的设计特点、性能优势、系统设计等内容,具体分析了双面组件结合半片技术后带来的发电量优势、半片组件旁路二极管的启动条件、隆基双面组件在不同环境下的应用案例,对电站设计与投资者具有很高的参考价值。

1.介绍

隆基在2018年结合单晶P型双面PERC技术与半片技术推出了Hi-MO3组件,该产品延续了Hi-MO1单晶PERC组件的高效率&低光衰及Hi-MO2双面双玻组件的高双面率,应用了半片技术后,组件功率与产品可靠性得到了进一步提升。应用于光资源丰富地区的大型地面电站配合固定支架或平单轴跟踪支架可实现最低度电成本,应用用于地表经过高反光处理(如刷白漆)的分布式电站则可显著提高项目的收益率。

P型PERC双面技术是自2015年新出现的双面技术1,相对传统的N型双面与异质结双面电池,PERC双面电池采用低成本的P型硅片与铝栅线电极,且也能够获得高转换效率与最高约80%的电池双面率,因此具有极高的性价比。隆基在双面电池研发上可实现正面23.11%、背面18.97%的效率 (Fraunhoer-ISE,2018.5,双面率82.1%),量产电池的正面效率也已达22%以上。

隆基高效PERC电池使组件具有优秀的弱光性能与低功率温度系数值,在2017、2018年连续获得TÜV莱茵“质胜中国”光伏组件仿真第一名;低光衰技术更使隆基的PERC组件在户外具有更好的发电表现,在PV magazine test中,隆基单、双面PERC组件的发电量均在同类型产品中排名第一2

半片技术使电池工作电流减半从而显著降低焊带上的能量损失,单晶PERC电池的高电流及双面电池背面受光带来的工作电流增益使得双面PERC技术非常适合与半片技术相结合,带来功率、发电量、可靠性的多重提升。

2.产品特点与性能优势

隆基Hi-MO3采用高可靠封装材料,确保组件的抗PID性能并进一步提升了其长期可靠性;作为双玻组件,有边框Hi-MO3组件的正、背面均采用2mm厚度的玻璃从而减轻了组件的重量,便于安装及与跟踪支架的匹配;背面玻璃可以使用镀有白色陶瓷网格的玻璃,这样60片电池的双面组件正面功率可以提升近5W;Hi-MO3采用B面宽度30mm的边框使其可以承受正面5400Pa的静载,该边框采用短边无C面设计以降低对背面电池的阴影遮挡,相对常规边框可以提高双面组件的发电量;在低载荷地区也可以使用无边框的60片电池组件(120片半电池,玻璃厚度2.5mm),这样可以节省组件的成本并且避免了边框对背面的遮挡;另外,笔形分体式接线盒的使用也使其不会遮挡电池背面。

图1:Hi-MO3组件示意图

光伏组件在实际运行中难免被鸟粪、树叶等局部遮挡,如不及时清理持续的热斑效应会使组件发生不可逆的衰减甚至失效,理论分析3与实验数据均表明半片技术可以使组件热斑温度降低10~20oC,这将使Hi-MO3组件的可靠性得到进一步提升。

在实验室正面打光测试时,半片技术可以使60片电池PERC组件的焊带热损耗降低5W以上,户外光照好时考虑到双面组件收到的背面辐照,所降低的热损耗可达8W以上,此时双面半片组件的工作温度相比全片的双面组件会有较明显的差别,该温差最高可达1oC以上,因此发电能力有所提升。基于高辐照时明显降低的内部热损耗与较低的工作温度,Hi-MO3组件应用于全球光资源非常丰富的地区(一般温度也很高)发电优势尤为明显,如中国西部、中东、非洲北部与南部、澳大利亚、美国西部、墨西哥、智利等。根据Enrique Cabrera在德国太阳能研究中心(ISC-Konstanz)所作的实证4,90%的地表反射率时半片技术使双面组件的系统效率提高了2.7%,在900W/m2以上辐照时,半片带来的系统效率增益更达到4.3%。关于组件工作温度需要指出的是,由于双面PERC电池背面使用局部铝栅线替代全覆盖的铝电极减小了对热效应强的红外光的吸收5,双面PERC组件的工作温度与单面PERC组件相当甚至略低。

目前市场主流的半片组件均采用了上半部分与下半部分并联的设计,其中一半被大面积的阴影遮挡时并不会导致旁路二极管启动,这使得半片组件在竖向安装状态下,早、晚前排组件阴影开始遮挡组件下半部分时,上半部分仍可正常发电(图2a);同样的道理,如果安装高度不高或者地形地表环境复杂,双面组件上、下两部分将受光不均,此时半片双面组件的发电表现将优于全片组件(图2b)。

图2:a)半片组件与全片组件(竖向安装)在阵列阴影遮挡时的功率输出情况,b)半片双面组件与全片双面组件在背面受光不均时的背面发电增益对比

以上大面积阴影遮挡时旁路二极管不启动的优势并不妨碍半片组件二极管对组件热斑的防护,根据实验与理论分析,发电状态下单块半片组件当一片半电池90%面积被完全遮挡时旁路二极管开始启动,而单块全片电池组件则是在整片电池50%面积被完全遮挡时旁路二极管启动;对于多个组件组成的光伏系统,以12块组件为例,其中一块半片组件的一块半电池被遮挡20%的面积时旁路二极管启动,对应的全片电池遮挡面积比例则为13%。可见半片技术使得组件在小面积遮挡时二极管更容易启动,增加对组件热斑效应的防护。另外,热斑导致的温升最大值发生在约10%的全电池面积遮挡时(图4),此时尚未达到旁路二极管启动条件,半片技术使热斑温度降低约10~20oC的特性显著提高了组件可靠性。

图3:全片与半片组件旁路二极管启动所需要的电池遮挡比例

图4:全片与半片组件在不同电池遮挡面积时的热斑温度

更多内容,请点击以下链接下载观看完整版白皮书:

中文PDF链接:http://en.longi-solar.com/uploads/attach/20190325/1553499051.pdf

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