本报记者 张梦然

    3月28日，第20届非洲国际电力工业展览会在约翰内斯堡桑顿国际会展中心开幕。我国光伏企业英利展示的N型硅“熊猫”双面发电组件，成为客户关注的焦点。

    阴影中的背面也能发电？是的。当人们对光伏发电的印象，还停留在大片向日葵一般朝向太阳的电池板时，技术的进步已经颠覆既有认知。双面发电，正成为光伏行业的热门方向。

    1428块中国“双面”进欧洲

    非洲全年阳光充足，年平均峰值时数可达到约2100小时，是光伏发电最理想的应用地域。而相对于火力、核电等需求大规模投资和基础设施建设的方式，清洁的光伏发电，更适合非洲的实地状况。这也是许多非洲客户对“熊猫”双面发电组件感兴趣的原因。

    据英利方面介绍，“熊猫”双面发电组件集成了英利自主研发的N型单晶太阳能电池技术、新型封装技术和抗组件衰减技术，具有双面发电特性。组件背面能够接收周围的反射光和散射光产生电力。在理想安装条件下，可多发电10%—30% 。

    资料显示，目前全球实验室单晶硅太阳电池的光电转换率最高为26.3%，行业规模化生产平均水平为20%左右。在工业化生产太阳电池效率提升缓慢的背景下，研发双面发电电池可有效地提升发电量。这等效于电池效率得到提升，显然有助于光伏发电的商业化普及。

    虽然非洲客户兴趣浓厚，但率先对双面发电作出反应的，却是近年来一直对中国光伏很不友善的欧洲市场。

    近日，欧洲最大的双面发电光伏项目，在Amtech Systems旗下子公司Tempress Systems的荷兰总部开工建设。该项目总装机量约为400千瓦，全部采用英利“熊猫”双面发电产品。项目预计将在2017年第二季度完工，建成后年发电量将超过40万度，相当于减少二氧化碳排放416吨，节约标准煤煤160吨。

    据英利绿色能源产品管理部副经理王志新介绍，荷兰项目一共使用了1428块英利“熊猫”双面发电组件。这些组件集成了英利N型单晶太阳能电池技术，由两层2.5mm厚的钢化玻璃代替传统的背板和玻璃结构，能够提供30年线性质保。

    背朝太阳发电是何原理

    双面发电为什么火起来，原因很简单：提高了发电量。但人们更感兴趣的是：阴影之下的背面，如何能够发电？

    回答这个问题，需要先区分光伏电池的两种类别：P型与N型。

    据“光伏材料与技术国家重点实验室”的研究人员介绍，N型硅电池指使用N型硅片制作的太阳能电池。不同于P型掺杂的硼，N型硅片中掺杂的是磷。两种不同的掺杂使得半导体的多数载流子的类型正好相反。

    而双面发电电池，是指硅片的正面和反面都有部分覆盖的金属栅线结构，都可以接受光照并能产生电压和电流的太阳电池。

    这种电池可以用P型硅片制造，也可以用N型硅片制造，但是N型硅片做成双面发电电池后，效率更高，性价比更好。“熊猫”双面发电组件使用的是N型单晶太阳能电池。与普通的P型电池相比，其在高温和弱光情况下发电性能更好，效率衰减更低。

    当太阳光照到N型硅双面电池的同时，会有部分光线被周围的环境反射到双面电池的背面，这部分光可以被电池背面特殊的绒面结构捕获，被电池吸收后产生光电流，提高了电池的发电功率。

    相比之下，单面电池的背面被金属电极完全覆盖，厚度过高，光无法穿透背面金属电极被硅吸收。因此，单面电池几乎无法利用由背面射入电池的光线。在电池背面反射率不为零的情况下，双面电池比单面电池具有更高的发电功率。

    光伏材料与技术国家重点实验室主任宋登元博士告诉科技日报记者，N型双面电池有几大优势：第一是双面发电，背面可以提供10%—30%发电增益；第二，采用N型硅片极大地削弱了应用初期的光致衰减效应，而常规P型电池组件在25年的寿命中会有约20%的功率衰减。N型电池组件在30年的寿命中功率衰减更低；第三，双面电池的温度系数，比常规铝背场电池低，在高温情况下发电性能更好。

    用技术创新抓住复兴机遇

    我国《可再生能源发展“十三五”规划》提出到2020年，光伏项目电价可与电网销售电价相当。国家能源局副局长李仰哲曾表示，这个目标向行业传递出一个信号，就是一定要进一步通过科技创新和技术进步，加快成本下降步伐，尽早使行业摆脱对政策补贴的依赖。

    “光伏行业发展最核心的竞争力是度电成本，归根结底是技术创新。”宋登元说。据介绍，影响光伏发电成本的主要因素是初始投资、发电量、系统效率和融资成本。除融资成本外，其他方面都和技术发展水平息息相关，尤其是光伏组件的技术水平，因其在整个系统中的初始投资比重最大，并直接影响发电量和系统效率。

    相对于其他技术路线，N型硅双面发电组件因其出色的发电量和优异的可靠性，在降低度电成本方面有天然的优势。有统计显示，在相同装机容量的情况下，N型硅双面发电组件可以大幅度节省土地、支架、电缆、运维等投资，并在生命周期内进一步提升发电量和优化系统效率。据国际半导体设备与材料协会（SEMI）发布的国际光伏技术路线图（ITRPV）预测，N型单晶硅电池比例将从2016年的7%左右提高到2022年的30%左右。

    “在黑硅、PERC（钝化发射极背面接触）、N型单晶双面发电技术突飞猛进的情况下，高效光伏产品正在成为市场主流趋势。全球光伏行业正在面临一场以技术为竞争焦点的革新大潮。”宋登元说。

    据悉，国家能源局为进一步促进光伏前沿技术产品应用和产业升级，将在现有“领跑者计划”基础上，推出升级版的领跑者计划，涉及多个先进的产品或技术类型。双面电池技术就是其中之一。

    目前，英利“熊猫”N型双面发电光伏组件已经通过了“领跑者”先进技术产品的国家认证，有望成为中国光伏以技术创新走出长期低谷的代表。

    自2009年开始研发至今，新一代熊猫电池正面效率可达到21.5%，背面发电效率可达到正面的90%以上，正面+背面的综合电池效率超过了24.5%，可降低25%以上的系统成本，对加快实现太阳能光伏平价上网有着非常积极的推动作用。今天，全球已有超过17吉瓦的英利光伏组件投入使用，占全球总装机容量的约7%。英利集团的市场范围也由2009年的9个国家拓展到现在的100多个国家。