單晶PERC在常規(guī)單晶基礎(chǔ)上加入了背面鈍化膜，減少了電池背面電子和空穴的復(fù)合;顯著提高了對1000~1200nm波段近紅外光的利用率，因此顯著提高了電池效率，目前領(lǐng)先企業(yè)5柵PERC電池量產(chǎn)效率可達(dá)~22%，60片電池的組件常規(guī)封裝即可實(shí)現(xiàn)310W功率。
在電池效率提高的同時，光伏組件可獲得：
①弱光發(fā)電能力提高
?、诠β蕼囟认禂?shù)值降低
?、酃ぷ鳒囟冉档?，因此具有更佳的發(fā)電表現(xiàn)，其中弱光發(fā)電能力提高又可帶來：
A. 低光強(qiáng)時組件相對轉(zhuǎn)換效率提高
B. PERC組件對近紅外光轉(zhuǎn)換效率更高
本文會結(jié)合小系統(tǒng)與模擬做一些細(xì)節(jié)討論。尤其需要注意的是，組件的衰減對發(fā)電的結(jié)果有很大的影響，不同企業(yè)在PERC組件的光衰控制水平上有所不同，因此實(shí)證結(jié)果宜結(jié)合組件衰減情況一起考慮。初始光衰控制不好的產(chǎn)品在單Wp發(fā)電能力上甚至?xí)陀诔Ｒ?guī)組件。
二
單塊組件的發(fā)電實(shí)證
使用IV多通道測試儀可以方便的測試單塊組件的發(fā)電情況，測試原理與組串逆變器類似，根據(jù)每分鐘的功率得到組件的直流側(cè)發(fā)電量，數(shù)據(jù)的參考價(jià)值優(yōu)于使用微型逆變器。以下實(shí)證即采用IV多通道測試儀(Daystar MT-3200)研究了295Wp單晶PERC組件與270Wp常規(guī)組件的發(fā)電能力，每種組件各兩塊接入不同通道(相互對照可確保數(shù)據(jù)可靠性)。發(fā)電量取兩塊組件的平均值，單Wp發(fā)電能力采用實(shí)測功率進(jìn)行計(jì)算。
單晶PERC組件來自隆基樂葉，為低光衰產(chǎn)品，承諾首年衰減低于2%，避免了實(shí)證中PERC組件光衰過高的風(fēng)險(xiǎn)。
以下為晴朗天氣下兩種組件單日(2017年9月18日)功率輸出情況(W/Wp)的對比，統(tǒng)計(jì)時間為8:00~16:00，因現(xiàn)場空間有限，該時間段以外存在前后排的陰影遮擋。可發(fā)現(xiàn)單晶PERC全天內(nèi)單Wp功率輸出均高于常規(guī)組件，早8點(diǎn)~9點(diǎn)，下午15~16點(diǎn)發(fā)電增益4~5%，10~14點(diǎn)發(fā)電增益2~3%，全天平均增益3.2%，如無陣列遮擋的話預(yù)計(jì)早、晚的發(fā)電增益會更高。該結(jié)果明顯體現(xiàn)出兩種組件在弱光下的發(fā)電差異，而溫度相關(guān)因素導(dǎo)致的中午與早晚發(fā)電差異在泰州這樣的地區(qū)相較下不明顯。這種早晚發(fā)電增益高的特性使得單晶PERC組件在匹配逆變器方面無需與常規(guī)組件區(qū)別處理。
18年6月的整月的發(fā)電情況可以體現(xiàn)出類似的結(jié)果，月均增益3.65%。在陰天、雨天，由于光強(qiáng)較弱且光譜中紅外占比提高，單晶PERC組件的發(fā)電增益可達(dá)5%左右，且體現(xiàn)出輻照值越低，發(fā)電增益越高的趨勢。
2017年9月至2018年6月10個月的統(tǒng)計(jì)中，單晶PERC組件所體現(xiàn)出的發(fā)電增益與單日、單月的增益基本一致，多發(fā)電優(yōu)勢非常穩(wěn)定，印證該組件沒有發(fā)生明顯的衰減。
三
三亞小型并網(wǎng)系統(tǒng)全年發(fā)電結(jié)果
中國電器院的三亞海洋性氣候?qū)嵶C基地的實(shí)證結(jié)果自之前的兩篇報(bào)道后，也于2017年9月底完成了 1年的實(shí)證，全年的發(fā)電統(tǒng)計(jì)如下，隆基樂葉低衰單晶PERC組件相對常規(guī)組件①增益4.07%，相對常規(guī)組件②增益2.93%，兩種常規(guī)組件來自不同的一線制造商。所有組件在投樣前均在第三方機(jī)構(gòu)測試了初始功率并采用該功率值計(jì)算比發(fā)電量，保障了公平性。
1年期的實(shí)證結(jié)束后，中國電器院對組件功率再次進(jìn)行了測試以評估組件衰減，組件實(shí)際曝曬時間約14個月，位于海洋性氣候區(qū)域，同時對組件可靠性有很大考驗(yàn)，隆基樂葉單晶PERC組件由于抗光衰優(yōu)勢，實(shí)際衰減1.99%，較常規(guī)組件明顯具備優(yōu)勢。假定組件衰減均為線性，則扣除低衰減優(yōu)勢后，該單晶PERC組件的發(fā)電增益約2.5~3%。
組件工作溫度的情況統(tǒng)計(jì)如下(使用了6個溫度采集點(diǎn))，平均溫度為在全天發(fā)電中占比高的10:00~14:00時段的組件平均溫度，最高溫為當(dāng)月每日最高溫度的均值，結(jié)果顯示，單晶PERC組件平均工作溫度比常規(guī)組件低接近2℃，最高溫度差的均值高于2.5℃。
四
PVsyst發(fā)電模擬結(jié)果對比
TÜV萊茵的質(zhì)勝中國評比為我們提供了公平的發(fā)電模擬對比，因參賽組件的Panfile均由TÜV萊茵測試，而測試的組件也由其從產(chǎn)線上抽取。結(jié)果顯示，單晶組第一名相比常規(guī)組第一名多發(fā)電1.8%左右，模擬結(jié)果相對實(shí)證結(jié)果略有低估。
筆者使用PVsyst模擬了單晶PERC組件與常規(guī)組件的晴朗天氣下的日發(fā)電情況 (4月1日)，增益曲線與第1部分的泰州實(shí)證數(shù)據(jù)相似，全天的發(fā)電增益為1.5%，同樣低于實(shí)證結(jié)果。
PVsyst軟件已經(jīng)考慮到了不同組件的功率溫度系數(shù)與低輻照下相對轉(zhuǎn)換效率的差異，因此模擬結(jié)果低于實(shí)證結(jié)果的原因應(yīng)為兩方面：
1. PVsyst模擬結(jié)果無法體現(xiàn)出單晶PERC組件在紅外波段的發(fā)電優(yōu)勢。
2. PVsyst內(nèi)置的組件工作溫度模型低估了單晶PERC組件與常規(guī)組件的工作溫度差。以下右圖展示了模擬的晴朗天氣下三亞單日工作溫度情況，模擬的工作溫度差~0.3℃。
五
單晶PERC組件的產(chǎn)品價(jià)值
如下表?xiàng)l件下，設(shè)定BOS成本分別為2.3元/W(單晶PERC 310W)和2.5元/W(常規(guī)275W)，考慮低衰單晶PERC組件相對常規(guī)組件多發(fā)電3%。計(jì)算得全投資收益8.4%時，單晶PERC組件可多賣0.43元/W，扣除BOS成本差后，得到的0.23元/W就是單晶PERC組件多發(fā)電與用地節(jié)省帶來的產(chǎn)品價(jià)值。
單晶PERC組件的更高功率與更多發(fā)電均可以節(jié)省度電系統(tǒng)投資，而光伏系統(tǒng)投資中組件以外的土地成本、人力成本、設(shè)備成本等已很難有下降空間，因此未來隨著組件成本下降，單晶PERC組件所節(jié)省的系統(tǒng)成本將顯得越發(fā)明顯，PERC產(chǎn)品將成為市場主力。
