近年來，基於不同技術路線的雙面組件技術，由於其可靠性高、光能利用率高、發電量增益高等因素，成為當前光伏領域廣受關注且被認為是非常有實際應用前景的前沿技術之一。之前我們也探討過雙面組件的標定(點擊閱讀)。然而，由於雙面組件正反兩面具有同時受光併發電的特點，如何準確地標定雙面組件的電性能以及如何保證雙面組件在實際應用的安全性已經成為了雙面光伏組件發展中兩個亟待解決的難題。
TÜV萊茵作為光伏領域第三方檢驗檢測的全球領導者，由技術專家Christos博士牽頭，聯合行業內上、中、下游多家企業成立了專門的雙面組件工作小組。TÜV萊茵通過大量的實測數據和科學嚴謹的研究和論證，最終逐步確立了一套能有效評估雙面組件的電性能和安全性的測試方法並頒佈了相關的2PfG標準。
電性能篇
對於單面組件而言，定價的最重要的參考依據目前依然是標準測試條件(STC：組件溫度25ºC，入射輻照度1000 W/sqm，光譜分佈為AM1.5G)下的功率標定。而對於雙面組件的電性能測量，我們在基於STC所作假設的基礎上增加雙面組件以37° 的傾斜角度和1米的離地高度安裝時的條件，由此確立了雙面標準測試條件(BSTC)。
TÜV萊茵內部標準2PfG 2645/11.17 中規定可以使用IEC 60904-1-2中的單面輻照和雙面輻照測試方法，不過目前在TÜV萊茵的實驗室中使用的是單面輻照測試方法。除了BSTC下的測試，背面輻照度 (Gri) 為100W/sqm 和 200 W/sqm 時的IV測試結果也可以作為補充信息在測試報告中提供。 如下圖所示，單面輻照測試方法首先對雙面組件正反兩面分別在STC條件下進行功率測試，然後再測試組件正面在等效輻照度(GEi)下的光伏特性。等效輻照度(GEi)由以下公式計算得出：
此外，針對大家關心的銘牌話題，2PfG 2645/11.17標準也給出了相應的要求和示例。首先，需要對高、中、低三檔的組件進行初始穩定測試，然後通過引用IEC 61215：2016標準中所規定的Gate1對雙面組件的銘牌和實測電性能數據進行判定。判定通過的雙面組件既可按照“STC”和“BSTC”兩種測試條件對電性能參數進行標定。
可靠性和安全性能篇
緊隨其後的是雙面光伏組件的可靠性和安全性問題。由於背面同時發電，雙面組件在戶外產生的電流通常較高，這可能會影響光伏系統的可靠性。另外，為了使雙面發電量最大化，雙面組件通常採用特殊的設計安裝方式來減少組件支架造成的遮擋。所以 IEC 61215-2 和IEC 61730-2 中一些測試條件需要進行相應的修改以便在前期發現雙面組件一些潛在的可靠性和穩定性問題。
根據國際標準IEC 61215:2016的規定，光伏組件在進行任何進一步的測試之前都必須先穩定其電性能。對於雙面組件，光致衰減(LID)等問題依然存在並且不可忽視。因此，TÜV 萊茵2PfG 2645/11.17 建立了一套對BSTC下測得的光伏數據進行銘牌驗證的體系，該體系對於Pmax、Pmax 的平均值、 Voc 以及 Isc 的判定要求和 IEC 61215-1:2016中的一致。 並且該體系中增加了對於最低功率檔組件在BSTC下的 Pmax 的額外要求來保證最低功率檔組件的質量。具體要求如下：
此外，由於背面會產生額外電流，雙面組件在戶外經常比單面組件產生更高的電流。較高的電流可能導致光伏組件局部溫度過高，特別是在發生電流聚集的區域。這會影響到光伏系統的可靠性，尤其是對焊接點的金屬疲勞和旁路二極管的耐久性。因此IEC 61215-2 和IEC 61730-2中的相關測試條件應該針對雙面組件在戶外高電流的情況有所調整。背面輻照度 300W/sqm 被認定為典型的戶外運行情況下可達到的最苛刻條件。
因此IEC 61215-2 和IEC 61730-2 中相關的測試增加了等效輻照度 GE =1000 W/sqm + φ∙300 W/sqm時對應的測試要求。我們將溫度測試(MST 21)、熱循環測試(MQT 11/MST 51)、熱斑耐久測試(MQT 09/MST 22)以及旁路二極管測試(MQT 18/MST 25)中所要求的電流Impp 或者 Isc，增加至它們相對應的(1000 + φ∙300) W/sqm 輻照度下的Impp 或者 Isc 值。對於反向電流過載測試，我們建議在計算時使用生產商給出的組件過載電流保護額定值和組件可能達到的最大反向電流((n-1) × Isc@GE ×1.25，n為組件串最大可並聯數量，1.25為安全因子)中的較高的值。
總結
由降低度電成本的強烈需求作為主要推力，近幾年雙面光伏組件因其背面發電的特性而倍受青睞，市場份額迅速增加。但是其技術方面的複雜性使得目前的功率標定和質量檢驗相關標準需要針對雙面光伏器件進行相應的更新。目前，TÜV萊茵已經發布了關於雙面組件功率標定的內部標準2PfG 2645/11.17和基於IEC 61215-2 和IEC 61730-2 的雙面組件安全和可靠性測試方案，我們希望能為雙面組件時代的到來助推!
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