多晶發(fā)電量比單晶高？

    盡管我們身處于科技突飛猛進(jìn)發(fā)展的時(shí)代，人類(lèi)社會(huì)的很多難題一道道被攻克，AI技術(shù)不斷挑戰(zhàn)人類(lèi)智能極限，然而我們對(duì)有些基本事物的理解依然是錯(cuò)誤的。就好像愛(ài)因斯坦對(duì)海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理的著名論斷——“上帝不擲骰子”！

    海森堡1927年提出的測(cè)不準(zhǔn)原理 ，即 —— 不可能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量，對(duì)位置的測(cè)量會(huì)影響到動(dòng)量，反之亦然。

    當(dāng)時(shí)，世界物理學(xué)界對(duì)此原理一片嘩然，很多重量級(jí)的物理學(xué)家都反對(duì)這個(gè)理論，就連愛(ài)因斯坦也對(duì)此不以為然，認(rèn)為世界是可知的，是可以被描述的！

    幾十年過(guò)去了，測(cè)不準(zhǔn)原理已經(jīng)成為量子物理的基本定律之一！

    在光伏業(yè)，也有類(lèi)似的認(rèn)知錯(cuò)誤，即 —— “單晶組件發(fā)電量比多晶發(fā)電量高”。

    去年我們與大家分享了單、多晶產(chǎn)品在澳洲D(zhuǎn)KASC測(cè)試平臺(tái)八年野外‘實(shí)戰(zhàn)’中的發(fā)電量。時(shí)間又過(guò)去一年，最新一年的系統(tǒng)的發(fā)電量表現(xiàn)如何？

    澳洲D(zhuǎn)KASC測(cè)試平臺(tái)始建于2008年底，位于澳大利亞艾麗絲斯普林（Alice Springs, AU），由第三方獨(dú)立研究機(jī)構(gòu)澳大利亞沙漠太陽(yáng)能研究中心負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)維護(hù)，并提供所有在測(cè)電站系統(tǒng)的發(fā)電量數(shù)據(jù)。該測(cè)試基地免費(fèi)對(duì)外開(kāi)放，有興趣的光伏同仁可以去澳洲實(shí)地考察，也可訪問(wèn)DKASC的網(wǎng)站獲取電站信息。該測(cè)試平臺(tái)積累的不同類(lèi)型組件的發(fā)電量數(shù)據(jù)為分析不同類(lèi)型組件常年發(fā)電性能提供了公開(kāi)可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源。

    自2008年， 全球共有24家組件制造公司將自己的組件送去DKASC電站系統(tǒng)平臺(tái)測(cè)試。目前，DKASC平臺(tái)共有40個(gè)電站系統(tǒng)，其中25個(gè)多晶系統(tǒng)，8個(gè)單晶系統(tǒng)，最長(zhǎng)的電站系統(tǒng)已運(yùn)營(yíng)了近10年。

    為了排除不同公司之間的工藝水平和選用的組件封裝材料對(duì)組件發(fā)電量的影響，我們選擇了BP Solar公司的兩套多晶和單晶5千瓦電站系統(tǒng)，對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)在2009年5月—2018年3月，106個(gè)月時(shí)間里的系統(tǒng)發(fā)電量進(jìn)行對(duì)比，如下圖所示：

    結(jié)果顯示：

    第一年，多晶組件的發(fā)電量比單晶組件高4.6%。

    之后，雖然單晶組件的發(fā)電量有所恢復(fù)，但是在后續(xù)的8年運(yùn)行中，單晶比多晶組件的發(fā)電量每年還是低2%左右。

    九年平均，多晶的發(fā)電量比單晶高2.3%。

    是什么原因造成多晶組件的發(fā)電量比單晶組件高呢？

    有一個(gè)科學(xué)家公認(rèn)的原因，那就是單晶硅片的‘間隙氧’含量比多晶硅片高一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此導(dǎo)致單晶光伏組件的初始光衰高。

    那么，為什么單晶的‘間隙氧’比多晶高呢？一個(gè)主要原因在于單晶棒拉制過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的‘刷鍋’效應(yīng)，以及幾倍于多晶的長(zhǎng)晶時(shí)間，導(dǎo)致坩堝中的氧大量析出。

    此外，我們還意外的發(fā)現(xiàn)，多晶在夏天的發(fā)電量?jī)?yōu)勢(shì)更明顯，而且每年會(huì)有規(guī)律的發(fā)生，以2017-2018的月度數(shù)據(jù)為例：

    為什么多晶在夏天光照好的時(shí)候，

    發(fā)電量比冬天更高呢？

    目前，我們對(duì)這個(gè)發(fā)電量差異現(xiàn)象還沒(méi)有答案，請(qǐng)業(yè)界的專(zhuān)家、大咖們發(fā)表意見(jiàn)，共同研究。

    解決初始光致衰減的技術(shù)何在？

    過(guò)去的兩年，光伏業(yè)創(chuàng)新技術(shù)層出不窮，改善初始光衰的技術(shù)解決方案也紛紛被應(yīng)用于拉晶、鑄錠和電池生產(chǎn)，比如：摻鎵、光注入退火、電注入退火等。這些技術(shù)應(yīng)該對(duì)降低單晶和多晶的光衰都有效。但到底有多少效果呢？我們歡迎光伏界的同行們提供更多的，使用最新單、多晶技術(shù)的光伏組件野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

    為避免“自說(shuō)自話”

    科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足以下條件

    1、同樣的安裝條件和地點(diǎn)，第三方獨(dú)立機(jī)構(gòu)公正、公開(kāi)、可核查的數(shù)據(jù)；

    2、足夠長(zhǎng)的電站系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)時(shí)間。

    總結(jié)和建議

    1. 單晶、多晶，本是兄弟，各有千秋。

    2. 從同一廠家歸一化發(fā)電量的歷史數(shù)據(jù)來(lái)看，多晶光伏組件比單晶平均發(fā)電量高2.3%。

    3. 更高的初始光致衰減（LID）可能是造成單晶光伏發(fā)電量偏低的主要原因，也可能還有其他機(jī)理導(dǎo)致九年仍不能恢復(fù)正常。

    4. 光伏業(yè)界應(yīng)立即出臺(tái)新的標(biāo)準(zhǔn)，加嚴(yán)測(cè)試硅片的氧含量，以及電池片和組件的‘初始光衰’。

    5. 推廣摻鎵、光注入退火、電注入退火等新技術(shù)，并用科學(xué)的數(shù)據(jù)來(lái)檢驗(yàn)這些新技術(shù)對(duì)單晶，多晶組件的效果。