光伏组件的发电性能受到多种因素影响，对于异质结来说，高双面率和更低的功率温度系数绝对值是异质结产品最显著的产品性能，也是异质结能够获得更高发电量的重要因素。本文基于部分电站实证数据和模拟数据，重点分析温度和双面率对异质结（HJT）组件发电性能的影响，希望对未来的电站设计提供一些参考和建议。
一、温度对发电量的影响
研究表明：温度系数的影响范围与低温场景的特殊性存在关联。行业内一般采用标准温度修正模型计算不同温度下的组件功率输出：
PT= PSTC×[1+γ×(T−TSTC)]
其中：
• PT：实际工作温度下的组件功率（W）
• PSTC：标准测试条件（STC，25°C）下的标称功率（W）
• γ：功率温度系数（%/°C）
• T：组件工作温度（°C），实证中取环境温度近似值
• TSTC：标准测试条件要求的温度，25℃
根据以上公式，结合HJT的-0.24%/℃ vs TOPCon的-0.29%/℃温度系数，可得以下功率随着温度变化的数据表，如表1所示。
表1.不同电池温度下组件功率
通过以上数据可以得出，功率温度系数绝对值越高，组件对温度敏感性会更高。对于TOPCon和HJT两种技术的组件产品来说，在高温情况下（大于25℃），虽然两种组件功率都在衰减，但是TOPCon组件的功率衰减比例会大于异质结组件，也就是在高温情况下，异质结还保持了更高比例的组件功率来进行发电；这在我们沙特实证基地一年的实际项目中得到了验证，数据如图1所示。
此户外实证项目在SGS沙特光伏实验室中心实施。该实证基地位于典型的热带沙漠气候区，全年有5个月气温超过45°C，且沙暴频发，是测试光伏组件真实发电性能的“极限考场”。该基地的气候特征完美模拟了非洲北部、亚洲西部、澳大利亚中西部等高温高沙区域的实际环境，为光伏组件在严苛条件下的性能验证提供了独一无二的平台。
实证数据揭示， HJT 6月~11月发电量较TOPCon高4.09%，其中8月份的月平均增益达到了6.04%，充分证明了其在高温天气下，异质结组件表现出了“越热越增益”可靠性能，与理论模型吻合。
考虑了高温环境，我们同样考虑在低温情况下（＜25℃），两种组件的实际功率情况。由于温度系数不一样，在低温环境下两种组件功率虽然都在提高，但是变化比例是不一样的。以高纬度寒温带为例，冬天气温可达到-25℃甚至更低，在-25℃情况下TOPCon组件的功率增益比例比异质结组件要高出2.5%，当然如果考虑PERC组件-0.35%的功率温度系数，在-25℃情况下PERC组件的功率增益比例也会远远高于TOPCon和HJT组件。如果按照STC条件下的功率来计算单瓦发电量的情况下，在低温环境下，PERC组件理论上在发电量上会更有优势，因为在这种环境下其实际功率是更高的，但是实际情况并不是这样，产生这种现象应该还有更多的因素，这里我们先对几种产品的双面率做一些讨论和分析。
二、双面率对发电量的影响
双面组件自推向市场以来，至今已经成为市场的主流设计版型，从PERC的70%双面率到现在异质结的90%双面率，双面率的提升也使组件的发电量得以提升。行业里形成的共识就是双面组件由于背面发电量增益，一般比单面组件的发电量要高5%以上，同时，双面率带来的发电量增益会受到地面反射率、太阳辐照量和角度、纬度、支架高度等因素的影响，即使是同一个双面率的产品，在上述不同条件下，其发电量增益也会发生变化。
我们简单的先以双面率为50%、70%、90%为例（其它条件全部相同）对比首年发电量，可以得到如下表2所示数据：
表2不同双面率下的组件发电量
从中可以看出，双面率每提高20%，项目整体发电量可提高2.7%~3.1%左右。可得出结论：高双面率的组件可以一定程度上提高项目整体发电量。
为了得到更低的度电成本，会尽可能的去获得更高的发电量，所以在进行光伏电站系统设计的时候，尤其是使用双面组件的时候，会根据双面组件的特性对支架高度、最佳倾角、地面反射率等因素进行综合评定。尤其是在最佳倾角设计的时候，通过研究发现，不同双面率的组件，其最佳倾角是有差异的。设计倾角每差异1%，每年大约有0.1%的额外发电量差异。
双面组件在方案设计时不应仅根据正面功率来评估最佳倾角，而是应该综合考虑正面和背面的发电情况来评估最佳倾角，最终的结果也往往与只考虑正面不同。为了更好的进行说明，以国内某地为例，分别采用双面率分别为0和90%的组件进行发电量测算，南北间距保持不变，其它条件也都全部保持一致，得到如下表3所示两组首年发电量数据：
表3.不同双面率不同安装倾角情况下首年发电量模拟
从表3中可以看出，随着安装倾角的增加，归一化首年发电量呈现先上升后下降的趋势。双面率越高，最佳倾角越大。在较小的倾角的情况下，由于双面率带来的增益的差异越小。所以在进行系统设计的时候，为了获得更高的发电量，组件的双面率也需要成为系统最佳倾角设计的一个考虑因素，如果只是简单的采用经验的最佳倾角，有可能无法充分发挥高双面率的优势。
三、分析和总结
通过上面的对比，我们可以清楚的知道。
1.异质结的功率温度系数绝对值更低，说明异质结在户外应用时，温度对其带来的影响是相对比较低的。
2.异质结产品在高温情况下衰减最低，功率保持率最高，同时能够带来更高的发电量；但是同样，在低温环境下，尤其是在高纬度，环境温度大部分在零下15℃甚至更低的情况下，功率温度系数绝对值更高的产品的功率反而会增加的更多；
3.在理论上，低温环境下，功率温度系数绝对值更高的产品发电量会高于异质结的情况。但是实际上PERC产品的发电量还是低于异质结，所以在低温环境下，双面率对发电量的影响会部分抵消由于温度系数对发电量带来的影响；
4.不同的双面率会对应不同的安装最佳倾角，为了更好的利用异质结双面组件的高双面率，在进行系统设计的时候，需要综合考虑这个最佳安装倾角，确保异质结的高双面率的优势能够最大限度的发挥出来；
5.我们应该更加关注长期的发电量表现，以及大部分环境条件下异质结的发电量表现，从我们模拟的全球22个地区和国家的30年发电量模拟，在一些寒带地区异质结虽然仍然表现出更高的发电量，但是和TOPCon发电量相比，差异变得很小。所以在这些地区，电站的设计更加需要进行综合考虑，确保异质结组件特性能够更好的发挥出来，是电站获得更高的发电量。
[1] K. Matsuura. “3003) Daylighting Survey in Foundry(Scientific Basis of Planning Building).” Transactions of the Architectural Institute of Japan[2025-04-10]
[2]张行清,卢伟萍,李玉红等.区域太阳高度角最大偏差的特征规律[J].太阳能学报,2020.[2020-07-28]
[3] Zhang, L., Wang, Y., & Li, H. (2023). Advancements in solar cell technology. Solar Energy Materials and Solar Cells, 250, 112555. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2023.112555
[4] Kirschman, R. K. (2010). Low-temperature electronics: Physics and applications. Springer.
扫一扫关注微信
