五彩缤纷！不同电池技术全球发电量地图对比及技术解析
发布日期：2022/9/30
随着光伏技术从p型到n型的快速发展，不同电池技术路线产品的发电量增益越来越受到大家的关注。目前市场上主流的电池技术路线有PERC、TOPCon和HJT三种，这三种技术路线各具优劣势，但在发电量的对比研究上，还缺少站在全球应用场景的视角，系统性地做全生命周期的对比。
为此我们收集了业内上述三种技术的核心参数，选择了全球典型的21个国家和地区，在不同气候环境下，测算了在25年电站生命周期内三种不同技术产品的发电量，并对比生成全球发电量增益地图。
一、全球发电量增益地图（HJT vs PERC/TOPCon）
从全球整体来看，HJT技术产品表现出更高的发电量增益，比PERC高4.37%-6.54%，比TOPCon高1.25%-3.33%。特别是在高温地区（如中东、澳洲和美国南部等），其发电量表现更为突出，和PERC相比有6%+的增益，和TOPCon相比有3%+的增益。如图1.1所示。
图1.1 全球发电量增益地图
二、组件技术解析
地图上各地区不同电池技术组件发电量的差异，从组件本身考虑，主要源于组件的温度系数、双面率和功率衰减这三个因素。而HJT组件极稳定的温度系数、更高的双面率以及更高的功率保持率，为系统端带来了更高的发电量增益和更稳定的发电量收益。
2.1极稳定的温度系数
相比于PERC电池的-0.35%/℃以及TOPCon电池的-0.32%/℃的功率温度系数，HJT组件具有更稳定的功率温度系数-0.24%/℃，这意味着在组件工作时，随着工作温度的升高，相对PERC电池组件和TOPCon电池组件，异质结电池组件的功率衰减量更小，从而减小其发电量的损失，尤其是在工作环境温度较高的情况下，这种发电量优势将更加明显。如图2.1所示：
在60℃工作温度下，HJT组件相对功率比TOPCon电池组件高出2.8%, 比PERC电池产品高出3.5%；
在65℃工作温度下，HJT组件相对功率比TOPCon电池组件高出3.2%，比PERC电池产品高出4%。
图2.1 PERC/TOPCon/HJT功率和温度对应曲线
2.2更高的双面率
HJT电池是天然的对称结构，天生就是一款双面电池，是目前双面率最高的电池技术，如图2.2所示。在同种应用场景下，双面率越高，背面发电增益越大。HJT组件的双面率在85%左右，比PERC电池组件高出15%左右，比TOPCon电池组件高出5%左右。如表2.1所示。
图2.2 HJT电池结构
表2.1 PERC/TOPCon/HJT电池组件双面率
在同样的地面电站应用场景下，由高双面率带来的发电量增益要高于PERC电池组件和TOPCon电池组件。
2.3更高的功率保持率
根据目前行业内使用的三种不同电池技术的组件功率衰减曲线，可以很清晰的看到，到第25年年底，在产品功率保持率方面，HJT组件为92%，PERC组件为87.2%，TOPCon组件为89.4%。这就意味着在电站的整个生命周期里，异质结产品的功率保持率是最好的，而更高的功率保持率能够带来更加稳定和相对更高的发电量。如图2.3所示。
当然这也是在目前异质结的首年衰减为2%的前提下进行的测算，随着电池和组件封装技术以及材料的不断进步，异质结组件的首年衰减也会持续降低，其发电量优势将会更加明显。
图2.3 PERC/TOPCon/HJT组件质保
以上仅仅从异质结电池和组件的性能方面进行了简单地分析，那么哪些因素是影响组件发电量的主要因素？影响有多大？我们尝试通过PVSYST来进行进一步的解析。
以上仅仅从异质结电池和组件的性能方面进行了简单地分析，那么哪些因素是影响组件发电量的主要因素？影响有多大？我们尝试通过PVSYST来进行进一步的解析。
三、PVSYST解析
从发电影响因素上，我们选用典型的低温和高温应用环境分别进行分析。
3.1 低温应用环境
低温应用环境，选择哈尔滨来作为典型地区。哈尔滨地处北纬45.9°附近，历年平均温度4.7℃，水平总辐射量1347KWh/m2。电站设计容配比为1.25、装机容量为4MW（实际设计中略有波动），采用最佳倾角固定支架和适配的组串逆变器。在第25年时，和PERC产品的发电量相比，TOPCon的发电量增益3.94%，HJT的发电量增益7.73%，HJT表现出更高的发电量增益。如表3.1所示。
表3.1 PERC/TOPCon/HJT发电增益对比表
从损失对比图中可以看出，在低温应用环境下，影响发电量最大的因素在于功率衰减。在第25年末，PERC组件的功率衰减为12.86%（1.6%+11.26%），TOPCon组件的功率衰减为10.6%（0.6%+10%），HJT组件的功率衰减为7.87%（1.6%+6.27%）。见图3.1所示。
图3.1 低温环境下PERC/TOPCon/HJT主要损失对比图
3.2 高温应用环境
高温应用环境，选择中东地区的阿布扎比来作为典型。阿布扎比地处北纬24.4°附近，历年平均温度28.5℃，水平总辐射量2015.1KWh/m2。电站设计容配比为1.05、装机容量为4MW（实际设计中略有波动），采用最佳倾角固定支架和适配的组串逆变器。在第25年时，和PERC产品的发电量相比，TOPCon的发电量增益4.52%，HJT的发电量增益9.67%，HJT表现出更高的发电量增益。如表3.2所示。
表3.2 PERC/TOPCon/HJT发电增益对比表
从损失对比图中可以看出，在高温环境下，除了功率衰减为影响发电量的主要因素之一外，运行温度损失也成为另外一个主要因素。在第25年末，PERC组件的功率衰减为12.86% (1.6%+11.26%),运行温度损失为8.31%；TOPCon组件的功率衰减为10.6% (0.6%+10%)，运行温度损失为7.26%；HJT组件的功率衰减为7.87%（1.6%+6.27%），运行温度损失为5.81%。如图3.2所示。
图3.2 高温环境下PERC/TOPCon/HJT主要损失对比图
从以上解析可以看出，在低温地区应用环境下，组件功率衰减是影响产品发电量的主要因素之一；在高温地区应用环境下，除了组件功率衰减的影响外，运行温度也是影响产品发电量的另外一个主要因素。源于HJT组件极稳定的温度系数、更高的双面率和更高的功率保持率，在高温地区应用环境下，HJT的发电量优势非常明显，但即使在低温地区应用环境下，HJT也同样表现出相对较高的发电量增益。异质结产品的发电量优势，将会为系统端带来更高的发电量增益和更稳定的发电量收益。
来源：光伏們
