异质结太阳电池结合单晶硅与非晶硅太阳电池的双重优点，制备工艺所需温度可降至250℃以下，使制作成本下降，且具有良好的稳定性。
异质结的光电转换效率高主要因为本征非晶硅薄膜独特的异质结构可降低界面态密度，增加开路电压；文献通过改变发射极材料，实现了异质结电池结构的优化；黄海宾等和王涛等把背面的金属电极改为栅线，通过模拟研究，这种栅极结构的电池转换效率可达28.55%。
本文涉及的光伏电站位于安徽天长市（119.0°E，32.7°N），该地年平均气温15.3℃，年均日照总时数为1972.9h。
为研究异质结光伏组件相对多晶光伏组件的优越性，记录采集2个方阵的近两年的发电量数据，2个方阵除组件不同外，其他结构完全一致。
其中，1号方阵内都使用同规格的异质结光伏组件，2号方阵内都使用同规格的多晶光伏组件。2个方阵的组件均为固定式，朝南放置。
文献提出过计算光伏陈列最佳倾角的方法，本文采用该方法求出最佳倾角在23°~29°内的年太阳辐射总量相差不大，再结合防风的考虑，将倾角设置为25°。阵列下方是水塘。
a.1号光伏方阵
b.2号方阵
表1 光伏方阵构成
工艺过程为：在n型单晶硅片(c-Si(n))两侧分别沉积本征非晶硅薄膜(a-Si(i))，再分别在其外侧沉积p型和n型的非晶硅薄膜(a-Si(p)，a-Si(n))，然后在2个表面沉积透明导电氧化层(TCO)，再镀上金属栅电极。
相比于常规多晶太阳电池，异质结太阳电池的光电转化效率更高，可双面发电，功率温度系数更小。
根据《光伏电站中高效光伏组件的效率分析研究与应用实践》课题，使用晋能科技的异质结光伏组件和多晶光伏组件做对比。
2种组件的具体参数如表2所示，其中该异质结光伏组件是双面发电，表2是其正面的参数，该多晶光伏组件是单面发电。
表2 光伏组件主要参数
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采集2个方阵从2020年1月—2021年9月的月度发电量数据，并得到2个方阵的单块组件的月度发电量数据。
因为2种组件面积几乎相同，所以能通过比较2种组件的单块组件的发电量来比较2种组件的发电效率。
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温度升高会削弱组件功率，异质结光伏组件的功率温度系数比多晶光伏组件小。
计算2种组件在夏季发电量与冬季发电量之比，夏季接受的辐照度与冬季之比，比较2个比值，验证异质结光伏组件功率是否受温度影响更小。
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选取在典型晴天和阴雨天，该异质结和多晶光伏组件的单日发电功率数据，分析该异质结光伏组件效率优越性是否受天气的影响。
2个方阵在2020年全年和2021年前9个月的发电量分别如图3a和图3b所示。为便于比较2种组件的发电效率，将2个方阵的月度发电量分别除各自的组件数量，得到单块组件的月度发电量。通过比较2种组件的单块组件发电量来比
较其发电效率。单块组件的月度发电量如图3c和图3d所示。
图3 方阵或单块组件在2020年和2021年1—9月的月度发电量
从图3看出，无论2020年还是2021年，该异质结光伏组件的月发电量都高于该多晶光伏组件的月发电量，即该异质结光伏组件的发电效率更高。
为了量化发电效率，计算两种组件从2020年1月—2021年9月的单块组件的月发电量的平均值。
计算得，该异质结光伏组件的平均月发电量为39.93kWh，该多晶结光伏组件的平均月发电量为34.60kWh。
计算得，该异质结光伏组件比多晶光伏组件发电量高出15.4%。由于该异质结光伏组件是双面发电，效率均应为正反两面效率之和。
根据裴骏等研究，水面光伏电站的双面光伏组件的背面年均发电量增益为5.39%。
但鉴于该地常年多风，常有波浪，水面对入射光线的镜面反射大大减少，进而减少了组件背面接受的光照和发电增益，因此此处将该电站的背面年均发电量增益修正为4%。
该异质结光伏组件相对该多晶光伏组件的理论效率增益计算公式为：
式中：η1、η2——异质结、多晶光伏组件的效率，该异质结相对该多晶光伏组件的实际的月发电量增益与理论效率增益较为接近。
为考察温度升高对组件功率的影响，计算组件在夏季的发电量与冬季之比，在夏季接受的辐照度与冬季之比，比较比值。
把2020年的1、2月份当成该年冬季，把6—8月份当成该年夏季；把2020年12—2021年2月份当成2021年的冬季，把2021年的6—8月份当成该年夏季。这2种组件在冬季和夏季的平均月发电量及其比值如表3所示。
表3 单块组件在冬，夏季的平均月发电量
2020年全年和2021年1—9月份期间，该地倾斜25°的斜面接受的月度辐照度如图4所示。
表4 冬，夏季的平均月辐照度
从表3、表4可看出，无论是2020年还是2021年，2种组件的夏季与冬季的平均月发电量的比值都小于该年的夏季与冬季的平均月辐照度的比值，说明温度升高的确降低了组件的发电功率。
同时可看出，在2021和2020年，该异质结光伏组件的夏季与冬季的平均月发电量的比值大于多晶的，说明随温度升高，该异质结光伏组件功率的降低程度小于该多晶光伏组件，这与表1中该异质结光伏组件的最大功率温度系数小于多晶光伏组件相符。
为分析该异质结光伏组件和多晶光伏组件在不同天气条件下的功率表现，选取典型晴天2021年10月4日和典型阴雨天2021年10月14日的组件功率数据，每15分钟记录一次数据，结果如图5所示。
c图5 单块组件在10月4日，10月14日的功率分布
从图5a可看出，当太阳辐照度较大时，该异质结光伏组件的发电功率明显高于该多晶光伏组件，即效率更高；但当辐照度较低时，比如早上和晚上，异质结光伏组件的功率与该多晶光伏组件的功率相差不多，并未显示其优越性。
从图5b可看出，在辐照度较低时，该异质结光伏组件并未显示出发电功率的优越性；只是在辐照度突然变强的两个时刻，显示了较该多晶光伏组件的相对优越性。
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从单块组件的平均月发电量可看出，该异质结光伏组件的发电量高于该多晶光伏组件，即异质结光伏组件的发电效率高于该多晶光伏组件，且效率增益与理论效率增益相符。
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相比于该多晶光伏组件，温度升高对该异质结光伏组件的功率降低度更小，这与理论上异质结光伏组件的功率温度系数小于多晶光伏组件相符。
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从单日功率分布图看出，在辐照强度高时，异质结光伏组件的发电效率优势体现的十分明显；但在低辐照度下，该异质结光伏组件的发电效率优势未得到体现。
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在为光伏电站组件选型时，如果所在地阳光辐照资源丰富，多晴天，在预算足够的条件下，可考虑使用高效异质结光伏组件。
原文始发于微信公众号（光伏产业通）：异质结光伏组件发电效率更高？实测数据来啦！
