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BC组件和TOPCon组件在实际遮荫条件下的输出性能对比-结合MPPT分析
日期:2025-08-27浏览量:635
背接触(BC)太阳能电池因其背面交叉指式PN结设计,在反向偏压下具有独特的软击穿特性。普遍认为在局部遮光条件下,比TOPCon组件具备更优的功率输出性能。然而,本研究通过实验并结合美能钙钛矿最大功率点追踪测试MPPT在模拟户外实际遮光场景的对比测试中发现:BC组件仅在子串中被遮电池数量少于3个时优于TOPCon组件。其原因在于BC电池的击穿电压(–5 V)与旁路二极管开启所需反向偏压(–15 V)之间的匹配关系。
实验方法
两种光伏组件的规格参数
光伏组件内部电路结构示意图
标准测试条件下两种类型组件的特性曲线
单电池遮光场景下:I-V曲线:(a)TOPCon组件(c)BC组件;P-V曲线:(b)TOPCon组件(d)BC组件
单电池遮光场景:随着遮光比例增加,TOPCon组件的I–V曲线呈现阶梯状,P–V曲线呈双峰形。当遮光达到100%时,旁路二极管开启,组件输出功率降至原来的2/3。而BC组件的I–V和P–V曲线形态变化不明显,仅在高遮光比例时出现轻微凹陷,MPP略有左移。
单电池被鸟粪、树叶等异物遮挡示意图
单电池遮挡场景下TOPCon组件和BC组件的MPP数据
2-4 片电池遮挡场景下TOPCon组件和BC组件的MPP数据
(a)TOPCon和(b) BC组件MPP参数变化
BC组件在单电池遮光下旁路二极管不会开启,因为单个BC电池最多提供–5 V反向偏压,而二极管开启需–15 V。实验表明,只有当至少3个电池完全遮光时,BC组件的二极管才会开启,此时其功率损失与TOPCon组件一致。在遮光电池少于3个时(如落叶、鸟粪等初期轻微遮光),BC组件具有输出优势;若长期或大面积遮光导致超过3个电池被遮,则两种组件性能相同。

光伏组件短边遮光场景示意图
短边遮光场景下:I-V曲线:(a) TOPCon组件(c) BC组件;P-V曲线:(b) TOPCon组件(d) BC组件
短边遮挡场景下TOPCon 组件和BC组件的MPP数据
短边遮光场景下(a) TOPCon和(b) BC组件MPP参数变化
短边整行遮光场景:在固定倾角光伏阵列中,短边遮光常见于早晚低太阳高度角时。此时,TOPCon与BC组件的输出特性曲线整体下移,且均无阶梯或双峰现象。在最大功率点处,电池无电流失配,不处于反向偏压状态,因此两种组件的实际输出功率相同。
长边遮光场景下:I-V曲线:(a)TOPCon组件(c)BC组件;P-V曲线:(b)TOPCon组件(d)BC组件
BC组件中12片电池(一个子串)的联合反向偏压特性曲线
长边遮挡场景下TOPCon 组件和BC 组件的 MPP 数据
光伏组串的归一化功率及其差异:(a) 单电池遮光场景, (b) 短边遮光场景, (c) 长边遮光场景
户外电站验证:在无遮光条件下,因TOPCon组件双面率较高,其组串输出能力较BC组件高1.5%~1.6%。在单电池遮光场景中,BC组件具有输出优势;而在短边与长边遮光场景中,两种组件输出性能无差异,与实验室结论一致。本研究通过实验室单组件测试与户外组串实验相结合的跨验证体系,系统比较了BC与TOPCon组件在实际遮光条件下的输出性能:在单电池遮光场景中,MPPT精准捕捉到当子串中被遮电池数量少于3个时,BC组件凭借其软击穿特性具有输出优势;超过3个时,其性能与TOPCon组件一致。该研究为光伏组件在实际遮光条件下的输出评估提供了标准化框架,对工程选型与电站全生命周期成本分析具有指导意义。
联系电话:400 008 6690
钙钛矿最大功率点追踪测试 MPPT采用A+AA+级LED太阳光模拟器作为老化光源,以其先进的技术和多功能设计,为钙钛矿太阳能电池的研究提供了强有力的支持。
▶ 光源等级:A+AA+,光谱匹配度A+级,均匀性A级,长时间稳定性A+级
▶ 有效光斑大小: ≥250*250mm(可定制)
▶ 光强可调节: 0.2-1.5sun,以0.1sun为步进可依次调节
▶ 功率独立可控:300-400 nm/400-750 nm/750-1200 nm
该研究依托美能钙钛矿最大功率点追踪测试MPPT保障的精准数据,建立了光伏组件实际遮光输出评估的标准化框架,对工程选型、电站全生命周期成本分析具有指导意义。
原文参考:Power output performance analysis of back-contact photovoltaic module under actual field shading conditions: A comparison with TOPCon photovoltaic module
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