什么是雙面光伏？

 

       通過超越全球能源發電容量的吉瓦數（GW），雙面光伏正慢慢找到成為主流的方向。并且，越來越多收集到的組件性能數據都有助于獲得更可靠的效率增益預測。我們在本文中嘗試概括敘述了雙面光伏領域中的當前研究、亟待解決的疑問以及技術開發等問題。

 

        相見于“另一面”

        過去二十年間，光伏（PV）已發展成為一種成熟的技術，因此很難再有大幅度的效率提升。如今主要依靠縮減投資和運營成本來實現降低平準化度電成本（LCOE），而非通過技術進步提高 PV 電池的能源輸出。

       然而，能顯著提高 PV 電池效率的比較可靠的方法是將組件的背面也用于發電。因此，在不擴大組件占地的情況下，可同時利用反射或漫射的陽光進行發電。

       人們似乎已對雙面光伏的巨大潛能達成了共識。但是，在能量輸出增益的模擬和測量方法尚未普遍建立的情況下，通過雙面 PV 組件預測的效率增長有著很大差異；這取決于假設的系統設置、地點和表面反照率以及所用的模擬算法。

        雙面光伏發電如何作用？

       其主要理念很簡單。除了用 PV 組件的一面來收集太陽光線外，還可通過背面采集來自多個角度的反射和散射光線以生產更多電力。除了對背面材料和內部互聯進行相應調整外，電池技術和幾何結構均以經驗證的單面組件原理為基礎。也就是說，在未來 10 年內，雙面 PV 很可能從一個發展遠景順利轉變為被廣泛應用的技術，且預計世界市場占有率將高達 30-50%。

 

       發展中的雙面光伏發電

 

       優化會對另一面的性能產生負面影響。因此，為雙面 PV 電廠尋求理想設置是一個復雜的挑戰。由于傾角是組件效率的一個重要因素，前后面的理想角度可以不同。 另一個參數則是組件的長度和各排組件之間的距離，即地面覆蓋率（GCR）。適應太陽光束入射角度的高 GCR 值通常可提高一個發電廠的效率。但即使對單面PV 發電廠而言，較高的 GCR 值也會在太陽高度角較低的早晨或傍晚時分發生相互遮擋的情況。對于雙面光伏發電廠，遮擋則是一個更大的問題。理想狀態是在各排組件之間有足夠的空間形成一個大小適合的表面，使地面反射不被遮擋。可是這將降低地面覆蓋率和電廠的單位面積輸出。 與組件設置相關的參數還包括建筑高度和扭力管。扭力管的作用是跟蹤 PV 組件，因此應將雙面組件放置于更高的位置，從而對更多來自地面的多角度的反照輻射光線進行轉化；但建設成本也將由此增加。這一概念也同樣適用于為了避免安裝件構成遮蔽而修改扭力結構。   

 

       盡管早在 20 世紀 60 年代便已對雙面 PV 電池進行了研究和開發，其被廣泛使用的時代仍未到來。市場觀察員們的普遍解釋是，與單面系統相比，雙面系統缺少可信賴的產量增益計算方法。因此，投資者們繼續觀望，因無法完全知曉準確的效率提升，而猶豫是否以更大的規模推動雙面系統。即便在大數據和機器學習的年代，組件背面的太陽能輻射模擬仍是一項復雜的任務。因此，全世界的公司和研究機構持續對各種不同潛在相關參數及其對能量輸出的影響進行調查研究。

 

       除了符合其他標準外，這些研究項目還覆蓋了：

       ● 地面反照率的影響

       ● 背板材料

       ● 系統設置和組件的幾何結構

       ● 測量背面的太陽能輻射

       ● 系統設置&組件幾何結構

       在單面 PV 組件中，被轉化為電力的太陽光束直接來自天空。與之相反，雙面組件的背面則收集在陰影迷宮、地面紋理和結構型障礙中穿行的光線。而對一面太陽輻照度進行優化會對另一面的性能產生負面影響。因此，為雙面 PV 電廠尋求理想設置是一個復雜的挑戰。由于傾角是組件效率的一個重要因素，前后面的理想角度可以不同。

 

       另一個參數則是組件的長度和各排組件之間的距離，即地面覆蓋率（GCR）。適應太陽光束入射角度的高 GCR 值通常可提高一個發電廠的效率。但即使對單面PV 發電廠而言，較高的 GCR 值也會在太陽高度角較低的早晨或傍晚時分發生相互遮擋的情況。對于雙面光伏發電廠，遮擋則是一個更大的問題。理想狀態是在各排組件之間有足夠的空間形成一個大小適合的表面，使地面反射不被遮擋。可是這將降低地面覆蓋率和電廠的單位面積輸出。

 

       與組件設置相關的參數還包括建筑高度和扭力管。扭力管的作用是跟蹤 PV 組件，因此應將雙面組件放置于更高的位置，從而對更多來自地面的多角度的反照輻射光線進行轉化；但建設成本也將由此增加。這一概念也同樣適用于為了避免安裝件構成遮蔽而修改扭力結構。