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光伏标准升级驱动行业革命:从单面到双面发电的不可逆浪潮

一、引言 随着光伏行业的蓬勃发展,组件技术历经了从单玻单面,双玻单面到双玻双面的重大革新。早期的单玻单面以及后来的双玻单面组件虽然满足了基础的发电需求,但随着对高效发电和可持续发展的追求,如何能够将背面也利用起来进行发电的思考,催生了双玻双面组件的开发应用,并逐渐发展成地面光伏应用的不二之选。据中国光伏行业协会(CPIA)《2024-2025年中国光伏产业发展路线图》所述,2024年双面组件市场占比已提升至77.6%,远超单面组件,成为市场主流,预计未来其市场占有率将持续增长。为了准确评估双玻双面组件的性能,光伏组件国际标准IEC61215/61730/ UL6130,中国GB/T 9535.1等国标的制订以及韩国、澳大利亚、印度、英国等多国的区域标准也引入了BNPI(Bifacial nameplate irradiance,双面铭牌辐照度)测试方法。该方法通过模拟组件正面1000 W/m²、背面135 W/m²的辐照条件,提供科学全面的功率评估。这为双玻双面组件的性能评估提供了重要依据,推动了光伏行业的技术进步与市场规范。 二、单、双面组件演变历史 在光伏行业的发展历程中,电池技术从单面迈向双面,组件封装从单玻单面升级为双玻单面,进而发展成双玻双面。起初,单面电池和单玻单面组件是市场的主流选择。单面电池结构简单,制造成本相对较低,能满足基本的发电需求。而单玻单面组件以其轻便和易于安装的特性,在各类光伏发电场景中得到了广泛应用,为光伏产业的起步和发展奠定了坚实基础。 随着技术的进步和市场需求的变化,双玻单面组件逐渐进入市场。双玻单面组件采用双层玻璃封装,有效提升了组件的耐用性和性能。与单玻单面组件相比,双玻单面组件在防火、抗水汽、耐腐蚀和耐磨等方面表现出色,极大地延长了组件的使用寿命。此外,双玻单面组件在光学性能上也有所优化,能够提高光的吸收和转换效率,从而提升发电性能。 对高效发电和可持续发展的追求,使双面电池技术应运而生。双面电池突破了单面电池的发电局限,能够同时利用正面直射光和背面反射光进行发电,显著提升了光电转换效率。从P型PERC,到N型TOPCON、HJT 等新型电池技术,无一例外的都选择了双面电池的工艺,相信未来更多的新技术,也会继续沿用双面电池的结构。 双面电池技术的成熟推动了双玻双面组件在市场上的主导地位。PERC技术作为双面电池的先行者,其双玻双面组件能高效利用正面直射光和背面反射光,显著提升发电量。阿特斯2018年率先推出PERC双面组件,加速了双面发电技术的普及。双玻双面组件继承了双玻组件卓越的防火、抗水汽、耐腐蚀和耐磨性能,大幅延长使用寿命,其双面发电特性使其在相同光照条件下发电量更高,为光伏电站带来更高收益。 三、光伏组件国际标准中双面组件功率BNPI测试以及应用 双玻双面组件在全球光伏组件市场中的占主导地位,光伏标准也顺应市场潮流进行了更新。2021年,IEC 61215新标正式纳入BNPI定义,明确其为组件正面接收1000 W/m²、背面接收135 W/m²辐照度下的电性能测试条件,等效正面接收的辐照度GBNPI=1000 W/m²+φ×135 W/m²,其中φ取电流和功率双面系数中较小值。这一定义的引入,为双面组件的功率评估提供了更为科学和全面的依据,充分考虑了双面组件在实际应用中的双面发电特性。 在最新版IEC61215标准中,湿热、热循环、热斑、PID、动载等测试序列均依据BNPI结果来判断双面组件的功率衰减情况。这意味着,在对双面组件进行各种环境适应性测试时,BNPI测试结果作为关键指标,用于评估组件在不同应力条件下的性能变化和功率保持能力,确保组件在实际应用中具有稳定的发电性能和较长的使用寿命。 根据IEC 61215/IEC 61730,以及UL61730最新版标准的要求,双面组件的铭牌必须同时标注在标准测试条件(STC)和铭牌双面辐照度(BNPI)条件下的最大功率(Pmax)参数。此外,铭牌还需标明双面系数(φIsc、φVoc、φPmax)。这些要求有助于用户在项目设计和选型阶段,根据实际安装环境和使用条件,精准评估双玻双面组件的发电能力和性能表现。具体而言,用户可以根据铭牌上的STC和BNPI参数,结合项目所在地的光照条件、地面反射率等因素,更准确地预测组件的实际发电量,从而优化系统设计,提高项目的投资回报率。同时,明确的双面系数,也为用户在评估组件双面发电性能的稳定性和可靠性时提供了重要参考,有助于筛选出高性能、高质量的双面组件产品。 图片 四、其它区域标准引入BNPI测试要求 随着 IEC61215/IEC61730 和 UL61730 标准的实施以及双玻双面组件 BNPI 功率接受度的提升,全球主要市场均加速更新相关标准。中国方面,CGC 认证已在双玻双面组件证书中标注 BNPI 功率,同时正在制定的 GB/T 9535.1 将等同采用 IEC61215: 2021 标准并引入 BNPI 评估体系。韩国于 2024 年 9 月发布 KS C 8561:2024 标准,要求基于 BNPI 结果评估组件功率及性能。澳大利亚 CEC 自 2024 年 10 月起强制要求双玻双面组件必须通过 BNPI 功率评估。印度 BIS 的IS 14286:2023 标准计划于 2025 年 7 月正式实施,英国 MCS 认证则将于 2026 年 8 月执行新版 MCS005 V4 标准,两者均基于 IEC61215:2021 版构建 BNPI 评估框架。当前全球主要经济体已形成统一趋势,BNPI 作为双玻双面组件功率评估的核心依据,正在成为国际认证体系的通用准则。 这一系列标准的更新和实施,不仅反映了全球光伏行业对双玻双面组件性能评估的高度重视,也体现了BNPI测试方法在国际上的广泛认可和应用。各国通过引入BNPI测试要求,能够更准确地评估双玻双面组件在实际使用中的发电能力,确保产品的质量和性能,从而推动光伏市场的健康发展。同时,这也为光伏企业提供了更明确的生产和质量控制标准,有助于提升整个行业的技术水平和市场竞争力。 五、阿特斯积极参与国际标准制订 在标准制定领域,阿特斯展现出卓越的引领能力和创新精神。作为IEC TC82 WG2国内对口组长单位,阿特斯已成功主导制定4项IEC标准,1项标准修订,与中国华能等行业领军企业联合主导1项IEC标准制订,并与日本团队共同主导1项IEC标准修订。近期,阿特斯又成功立项1项组件紫外新标准,另有2项标准正在紧张的立项筹备中。同时,阿特斯也是最早参与SEMI标准(国际半导体产业协会)讨论和制定的光伏企业之一,公司高级副总裁张光春先生和技术副总裁许涛博士作为SEMI的核心委员,积极参与国际标准的制定与修订工作。阿特斯已主导起草并发布多项SEMI标准,以实际行动践行和推动行业标准的发展。其中,在修订国际标准《IEC60904-5用开路电压法确定光伏(PV)器件的等效电池温度(ECT)》中,重点增加了等效电池温度需要采用双面组件的等效辐照度计算,即用正面的辐照度叠加背面辐照度乘以组件双面率的计算方法。 图片 六、结论 随着光伏行业的持续进步,组件技术从单玻单面到双玻双面的演变已成为推动行业发展的关键力量。双玻双面组件凭借其卓越的发电效率、耐用性和适应性,在市场中占据了重要地位。BNPI测试方法的引入,不仅为双玻双面组件的性能评估提供了科学依据,也推动了光伏行业的技术进步和市场规范。未来,随着全球标准的不断更新和统一,BNPI功率将更广泛应用于双玻双面组件的功率评估,为投资者的电站收益提供可靠的依据和强有力的保障。