增发20%,秒杀电池效率的光伏反光膜
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2023-06-30 18:23:29

众所周知,光伏是利用光电效应,将光转换成电的系统,因而提升光电效率成为科学家数十年的追求。然而事实是,当科学家在不断致力于效率突破时,真正的光伏电站却在大把“挥霍”着光电效率,比如说阴影遮挡、灰尘覆盖、设备故障停运……

很多时候,比提升光电效率简单一千倍的,就是我们身边很常见的小事,光伏电站反光膜,就是这样一个新产品。

1.反光膜已来

近日,德国Solar Capital公司称,从2022年6月到2023年5月,其在希腊的三个光伏电站中运用了白色的太阳光反光膜。该光伏电站是离地1.5米、25度倾角的单轴跟踪光伏阵列,一年的数据显示,使用白色太阳光反射膜的阵列,光伏发电量增加超过6.4%。

其实早在2017年,泰州隆基就对不同的地面发射材料进行了实证电站监测,研究了双面组件在不同反光环境下的发电性能,并测试了其曝晒1年后的衰减情况,来进一步评估双面组件户外工作时的性能。研究发现,采用反光膜后相对常规组件多发电22.1%(组件最低点离地2m)。

而在2021年,中国企业浙江海利得公司生产的太阳光反射膜实现了在海外光伏电站项目的首次运用,配套沙特阿曼地区500兆瓦光伏电站,并有望继续拿到2023、2024年合计1亿元的阿曼订单。

2.反光膜的由来

其实早在2017年,当双面组件结合跟踪支架逐渐被重视起,中国企业便开始了双面组件发电量增益的探索。

过去的相关研究曾对雪地、水泥地、黄沙地、泥地、白色碎石、草地、水面等做双面发电背面增益的比较,以模拟下雪、屋顶、沙漠、地面光伏、水面光伏等各种安装。

而随着双面组件的市占率和双面率不断提升,如何让背面发电量更高就成为一个新的话题。正是这种需求,各种能提升反射率的反光设计开始出现。泰州隆基试验电站中对比了水泥地面和粘合着沥青的铝箔,尽管铝箔的发电量增益超过20%,但由于其成本较高而未能得到大面积推广。

此后,浙江海利得公司推出的PVC反光膜,经实证发电量增益超过10%,预期使用寿命在3-5年,成本大大降低,成功进入环境最严苛的中东沙漠市场。

3.反光膜,增发如此轻松

提升发电量的途径很多,最有影响力的莫过于提高光电转换效率。从多晶到单晶,从PERC到HJT/TOPCon,都是这条路线的产物,也是光伏发电技术进步的“正道”。

然而几乎任何一次光电转化效率的提升都是里程碑式的突破,也可能是电池设计理念的革命,也因此注定“正道”总是“沧桑”。因此,那些不是从事电池技术研究的技术人员会把目光瞄准第二条路径:提高光伏组件的进光量,让更多的太阳光到达电池表面。

在这一理念下,最典型的莫过于聚光光伏,但聚焦产生的过高进光量导致了其它的技术难题。此后,行业又在提高玻璃的光透射率(高透光伏玻璃、减反射膜)、封装胶膜透射率(不惜牺牲封装胶膜的老化性能)、白色胶膜增加反射光、双玻组件/透明背板增加反面发电、跟踪支架、转光膜等产品上取得了各种突破。

可以说,目前光伏的所有技术路线,都是围绕这两个方向展开的。对于大型沙漠光伏电站来说,双面、跟踪已经成为增发的主流,其中关于地面的反射光利用,更是成为系统设计的关注。

反光膜,一种铺在地面便可将更多的地面太阳光反射到光伏组件背面的产品,只要能克服沙漠地区的暴晒、高温、干燥、极寒,寿命超过2年以上,便能产生秒杀任何增发技术的效益。

根据相关报道,采用反光膜技术,能提升约10%的发电量。根据目前单晶PERC的转化率(23%),相当于提升将23%的电池效率提升10%,即23%+2.3% = 25.3%。

要知道,即便是隆基创造的晶硅异质结电池转换效率26.81%,在今年的SNEC和德国慕尼黑展上也只是被称作“2681概念产品”。而异质结技术的成本,被认为是这两年输给TOPCon路线的最大因素。

如果只要贴上反射膜,达到的效果便可超过采用异质结、TOPCon,增发原来如此轻松!

4.反光膜的未来研究

光伏治沙目前成为了全球光伏的一个新热点,沙、戈、荒风光大基地则是中国未来数年新能源发展的重点。在这些地区,双面、跟踪是最优配置,而反光膜则是最优配置的更好加分项。

但反光膜也有其固有的缺陷:

其一是需要较大的安放间隔,产生更多的反射光,以便于在荒漠中使用,这会影响土地的占用率;

其二是需要耐老化,能够经受沙漠地区的高温、暴晒、酷寒、沙尘、大风等自然气候实证;

其三是在使用一段时间后,反光膜表面可能会被沙尘覆盖,反光效果将被严重削弱。如何从铺设、产品设计上做到不积灰、少积灰?

其四是如何减少对光伏电站土壤等环境的影响,不影响治沙和植被。

……,这些可能都是影响反光膜应用推广的因素。但无论如何,只是采用一层简单的反光膜,便可实现10%以上的增发,实现电池效率2.3%的净提升,值得关注。

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