文中基于PVsyst光伏設計軟件，以杭州為模擬地點，并在三種不同的地面反射率環境下對雙面發電光伏組件進行發電量模擬仿真并獲得相關數據進行分析，組件的離地高度為0.5米，組件安裝傾角為25度，朝向正南。結果表明，當在地面反射率為90%的環境下，雙面發電光伏組件較單面組件的發電量增加23.7％左右，發電量增量最高，其次是地面反射率70%，發電量增量為16％；地面反射率為50%時，發電量增量為12%；地面反射率為30%時，發電量增量僅為7％。通過PVsyst軟件模擬應用研究得出不同反射環境下的發電量數據，可為后續雙面發電PV組件電站系統設計提供理論數據支持。

近年來光伏行業內不斷涌現了新的技術和產品，其中最受矚目的應當是雙面電池組件，雙面電池根據基底的不同，可以分為P型雙面和N型雙面，其中N型電池由于硅片少子壽命比較長、沒有硼氧對引起的光致衰減，因此要優于P型電池。

目前最高效的晶硅太陽電池也都是采用了N型硅片，比如IBC，HIT，N型雙面電池等。 圖1列舉了兩種結構的電池，如代表性廠商、電池正面效率、電池背面效率、技術升級難度、單位價格和產品優勢。從表可知，N型雙面背面的轉換效率已經達到了正面效率的90%。對于雙面電池的封裝技術可以采用雙層玻璃+無邊框結構，也可以采用透明背板+邊框形式，但主流的結構還是雙玻雙面電池組件為主。

圖1 雙面發電產品

北半球的常規組件都是朝南以一定的角度安裝，當組件處于最佳安裝角度時，年平均接收的太陽光輻射量最大，常規組件系統發電量最大。而雙玻雙面發電組件的正、背面發電特性，可以適用在地面及周邊建筑反射光及散射光較強的地區，如高緯度地區和多雪地區，使組件的正反兩面的發電量達到最大化，同時也適用于光伏建筑一體化等特殊應用。另外安裝方式上，不僅可以以傳統的小于90度傾角安裝，還可以東西向垂直安裝，即一面朝東，另一面朝西，這樣不論是上午還是下午都可以最大限度的接收太陽光。

雙面發電組件安裝位置的背景反射率決定了背面發電量的多少，只有背面盡量多的接收反射和散射光，背面增效才會增加。由于不同地區冬季降雪量不同，通常設計的系統最低點離地高度也不同，隨著最低點離地高度的變化，組件背面接收的輻照度也隨之變化，系統最低點離地越高，組件與地面之間的空間越大，組件背面可接收的周圍反射面越大，背面的發電量也越多。因此組件背面的發電量主要是安裝朝向、安裝角度、地面反射率和離地高度共同作用的結果，需要我們根據發電量的提升情況來確定合適的安裝方式。

目前國內外相關研究機構都對雙面電池的發電性能進行了研究，根據國內華東理工大學袁曉博士的實驗數據，雙玻組件在實際運行中，與水泥地面安裝的多晶組件相比，對不同地面的效率增益，雙玻組件在刷涂白漆地面（反射率較高）發電量增益最大，鋁箔次之，草坪（反射率較低）最低，而且都高于單面的常規單多晶組件，參考表1不同材質或環境的反射率系數。

表1 不同材質或類型的反射率系數

圖2為來自不同地面反射物的光譜曲線，從圖可知，雪地（Snow）、白色的沙地（White sand）、干草地（Dry grass）的地面反射光譜較好，混凝土（concrete）次之，瀝青（asphalt）較差。

圖2 太陽輻射光譜和來自不同地面反射物的光譜曲線

通過PVsyst軟件可以對固定傾角安裝方式的雙面發電系統進行模擬，假設模擬的地點位于杭州，氣象數據采用Meteonorm7.1數據。光伏陣列采用250W組件，背面的STC轉換效率和正面的STC轉換效率之比值在0.8-0.9之間可調，便于我們在模擬中進行對比。陣列安裝傾角為25度，正南朝向，組件的最下沿離地的高度為0.5米，陣列間距采用冬至日上午9時和下午15時之間前后無陰影遮擋為最小間距。組件10片一串，共6串，接入至組串逆變器。

表1 33kW光伏系統設置參數

在系統模擬時，我們輸入不同的地面反射率，如30%、50%、70%和90%，從圖2可知，當地面反射率不斷增加時，入射到地面的反射損失（即到達地面卻未被反射的部分）不斷增加，當反射率為30%，該值為348.29kWh/m^2，當地面反射率為90%時，該值為49.7 kWh/m^2。同時，從地面反射回大氣的輻射損失逐漸下降，組件背面實際接收的輻射量逐漸增加。

圖2 不同地面反射率的太陽輻射損失比較（單位:kWh/m^2）

圖3為組件背面實際接收到的輻射量，從圖可知，冬季12月、1月和2月份，當地面反射率增加時，組件背面實際接收的輻射量較小，這是由于冬季的地面的水平面總輻射量、散射輻射量在全年來說都是比較小的，因此被地面反射后到達組件背面的有效輻射也就較低。參考圖4各個月份的水平面總輻射量和散射輻射量對比。

圖3 組件背面實際所接收的輻射量（單位:kWh/m^2）

圖4 該項目地的月度水平面總輻射量和散射直射分量對比

表2為取不同反射率和BF（Bificial Factory）時的系統發電量和首年系統PR對比，一般在理想情況下，地面反射率達到0.9時（如雪地），系統發電小時數可增加至1204h，系統PR可達到96%。圖5為不同地面反射率時的月度發電量對比。

表2 不同反射率和BF時的發電量及系統PR

圖5  不同地面反射率的月度發電量對比（單位：度）

與此同時，雙面組件的發電量和其安裝傾角有一定關系，因此對25度、30度和40度傾角進行對比，當安裝傾角較大時，背面實際接收的輻射量是增加的，但是正面的輻射量并非最大，反而比25度傾角時有所降低，所以得到的發電量是降低的，最優的傾角、離地高度和陣列間距需要我們不斷的調整和對比進行綜合判斷。

表3 不同安裝傾角時的系統輸出結果對比 （單位：kWh/m^2）

文獻[7]對雙面電池的研究進行了綜述，文中對雙面組件的離地高度和最佳傾角的關系進行了說明。如圖6所示，當組件的傾角較低時，組件離地的高度應該增加可得到最佳的發電性能。當組件的傾角較大時，組件離地的高度應該減少，可獲得較大的地面反射光和散射光，這樣才可使得雙面組件的整體出力達到最佳。

圖6 組件離地高度和最佳傾角的關系

圖7為組件離地高度對系統增益的影響，從圖可知，當組件的離地高度從0.5m增加到1m時，系統的發電增益大概在5%左右，當然具體的項目需要根據實際去設計模擬。

圖7  30度安裝傾角，地面反射率50%，BF=71%

文中簡單介紹了雙面電池組件的相關內容，通過某33kW系統模擬不同地面反射率時的發電量，并和單面電池系統進行比較，結果表明，當在地面反射率為90%的環境下，雙面發電光伏組件較單面組件的發電量增加23.7％左右，發電量增量最高，其次是地面反射率70%，發電量增量為16％；地面反射率為50%時，發電量增量為12%；地面反射率為30%時，發電量增量僅為7％。

文中通過3kW系統模擬應用研究得出了不同反射環境下的發電量均不相同，雙面電池組件發電系統在設計時和傳統的光伏組件也是有所不同，由于正反面均可發電，系統設計優化考慮的因素也比較多，如實際的安裝環境、背景反射率（后期是否需要加裝反射材料）、組件背面和正面效率的比值、組件下沿的離地高度、組件的安裝傾角、安裝方位角、前后間距、安裝方式（垂直安裝或傳統固定傾角）等。另外，由于雙面電池的整體出力比單面電池組件要高，所以還要考慮對應逆變器的額定輸出功率大小，通過發電量模擬得到雙面系統的全年出力和逆變器參數是否匹配，進而設計合理的雙面組件系統容量。