近日,“SEMI先进N型太阳电池技术与标准论坛”在安徽宣城召开。本次会议汇集了光伏领域产学界诸多专业人士,共同探讨N型太阳电池技术的最新进展和未来发展趋势。天合光能技术助理副总裁王乐博士受邀出席会议,并发表《N型电池在光伏应用项目中的差异化分析》主题演讲,从双面率、低辐照性能、温度系数、入射光角度响应四个方面分析了TOPCon电池与BC电池差异,鞭辟入里地指出:TOPCon组件在双面率和低辐照性能上的表现都明显优于BC组件,在入射光角度响应(IAM)方面的表现与BC产品无明显差异。
在实际的项目应用中,光伏系统的发电能力与投资收益密切相关。光伏组件作为光伏系统的重要组成部分,其双面率、低辐照性能、功率温度系数、入射光的角度等因素都会影响其发电能力。5月16日,国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)发布2024年度数据成果,组件端的实证数据显示,2024年TOPCon组件发电量最高,且近三年TOPCon的平均值发电量较PERC、IBC组件分别高2.02%,1.43%。TOPCon组件的综合发电性能优势在客户端得到充分验证与体现。
双面率高出BC组件约15%
地面电站场景下TOPCon组件单瓦发电能力更优
在目前的技术背景下,组件背面的发电能力越来越重要,更高的双面率会带来更高的单瓦发电能力。BC电池受其本身电池结构的影响,双面率相较TOPCon组件低15%,随着地表反射率的增加,双面组件的单瓦发电能力优势更明显。以地表反射率约为35%的沙漠场景为例,TOPCon组件相较BC组件的发电量优势大约保持在1.23%。
TOPCon组件低辐照性能更优
从黎明至黄昏始终高能在线
根据全球辐照分布,大部分国家/地区低辐照时长的占比都超过90%(如图1所示),因此,光伏组件在低辐照下发电性能的优势显得尤为重要。
从理论分析,组件的低辐照性能主要受到并联电阻Rsh的影响,其反映了电池的漏电水平,Rsh越大,漏电损失的电流越小,其低辐照下的发电性能就越好。由于电池结构的不同,TOPCon电池的主要漏电通道数量远远少于BC电池,因此大大降低了漏电损失,组件的Rsh较BC电池要大很多,低辐照性能要明显优于BC组件。在200W/m²的低辐照条件下,BC产品的低辐照性能比TOPCon低约3%。实际测试中,从一天中的逐时发电量对比来看,TOPCon组件在晨昏时表现更优(如图2)。
在报告中,针对近期关注度较高的TOPCon与BC的抗阴影遮挡能力之争,王乐博士也从科学的角度进行了分析。BC电池为了应对热斑风险,在电极间设计了专门的漏电通道,导致其在遮挡时提供的反向电压低于TOPCon电池,从而延缓了BC组件电路中旁路二极管启动,但这样的设计造成了BC产品在低辐照性能方面性能的损失;同时这种做法只在小面积遮挡情况下,BC组件二极管不启动的情况下才会产生优势,比如屋顶少量的鸟粪遮挡的情况。在大型地面电站包括海上光伏等的实际项目应用中,较常出现的则是大范围的鸟粪污渍遮挡或者方阵间的前后排遮挡。
当发生前后排遮挡时,BC组件的低击穿电压虽然可以挽回部分电流,但从P-V曲线可以观察到,被抬升部分曲线并未形成峰值,更没有达到或超越原有峰值水平,从功率输出和工作状态上与TOPCon并没有差异,实证发电量也同步证明了这一结果。
当前,TOPCon电池技术作为行业主流已是不争的事实。根据第三方分析机构Infolink于2024年Q4发布的全球主流厂家2025年组件产能统计与预测报告,BC组件的产能约为45GW,而N型TOPCon组件的产能约为500GW,产品供给能力遥遥领先;为客户的供应链安全提供了有力保障。TrendForce、CPIA等在内的多家行业权威机构均预测,未来5年内,TOPCon组件仍将占据行业主流地位。另一方面,技术路线也呈现出发展的多样性,这是产业升级的核心动力,也是当前复杂应用场景的现实需求,例如,BC组件适用于高端屋顶分布式场景,HJT组件更适用于立式场景等。
从电池到组件,从产品到解决方案,天合光能始终以技术创新引领自身发展,不断为构建新型电力系统变革、创建美好零碳新世界贡献智慧和力量。