近年來，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)為是非常有實際應(yīng)用前景的前沿技術(shù)之一。之前我們也探討過雙面組件的標(biāo)定(點擊閱讀)。然而，由于雙面組件正反兩面具有同時受光并發(fā)電的特點，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)域第三方檢驗檢測的全球領(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萊茵通過大量的實測數(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估雙面組件的電性能和安全性的測試方法并頒布了相關(guān)的2PfG標(biāo)準(zhǔn)。

電性能篇

對于單面組件而言，定價的最重要的參考依據(jù)目前依然是標(biāo)準(zhǔn)測試條件(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。而對于雙面組件的電性能測量，我們在基于STC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的條件，由此確立了雙面標(biāo)準(zhǔn)測試條件(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試方法，不過目前在TÜV萊茵的實驗室中使用的是單面輻照測試方法。除了BSTC下的測試，背面輻照度 (Gri) 為100W/sqm 和 200 W/sqm 時的IV測試結(jié)果也可以作為補充信息在測試報告中提供。 如下圖所示，單面輻照測試方法首先對雙面組件正反兩面分別在STC條件下進(jìn)行功率測試，然后再測試組件正面在等效輻照度(GEi)下的光伏特性。等效輻照度(GEi)由以下公式計算得出：

此外，針對大家關(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，需要對高、中、低三檔的組件進(jìn)行初始穩(wěn)定測試，然后通過引用IEC 61215：2016標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的Gate1對雙面組件的銘牌和實測電性能數(shù)據(jù)進(jìn)行判定。判定通過的雙面組件既可按照“STC”和“BSTC”兩種測試條件對電性能參數(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題。由于背面同時發(fā)電，雙面組件在戶外產(chǎn)生的電流通常較高，這可能會影響光伏系統(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)計安裝方式來減少組件支架造成的遮擋。所以 IEC 61215-2 和IEC 61730-2 中一些測試條件需要進(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)定性問題。

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61215:2016的規(guī)定，光伏組件在進(jìn)行任何進(jìn)一步的測試之前都必須先穩(wěn)定其電性能。對于雙面組件，光致衰減(LID)等問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BSTC下測得的光伏數(shù)據(jù)進(jìn)行銘牌驗證的體系，該體系對于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于最低功率檔組件在BSTC下的 Pmax 的額外要求來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高，特別是在發(fā)生電流聚集的區(qū)域。這會影響到光伏系統(tǒng)的可靠性，尤其是對焊接點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)測試條件應(yīng)該針對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)的測試增加了等效輻照度 GE =1000 W/sqm + φ∙300 W/sqm時對應(yīng)的測試要求。我們將溫度測試(MST 21)、熱循環(huán)測試(MQT 11/MST 51)、熱斑耐久測試(MQT 09/MST 22)以及旁路二極管測試(MQT 18/MST 25)中所要求的電流Impp 或者 Isc，增加至它們相對應(yīng)的(1000 + φ∙300) W/sqm 輻照度下的Impp 或者 Isc 值。對于反向電流過載測試，我們建議在計算時使用生產(chǎn)商給出的組件過載電流保護(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)量檢驗相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需要針對雙面光伏器件進(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試方案，我們希望能為雙面組件時代的到來助推!