“正面被挡，背面来救”——韩国Konkuk大学实验证实：双玻组件在阴影下发电量损失比单

搁浅

“正面被挡，背面来救”——韩国Konkuk大学实验证实：双玻组件在阴影下发电量损失比单玻低13%（ DOI: 10.1109/jphotov.2019.2928461）

导语
当“整县推进”把光伏铺满屋顶，当渔光互补、农光互补项目星罗棋布，阴影不再是“偶尔出现”的配角，而是每天都在发生的“效率黑洞”。韩国Konkuk大学Next Generation PV Module与Power System研究中心在《IEEE Journal of Photovoltaics》2019年第9卷发表的最新实验给出了一条新出路：同样被遮挡，双玻组件的功率损失仅为单玻的87.26%，相当于每100 kWh阴影损失，双玻就能多“捡回”13 kWh。本文拆解该研究的建模思路、户外实证与误差分析，为中国日益增多的双面发电项目提供“阴影经济学”参考。

一、实验设计：把“一片阴影”量化到0%–100%
测试地点：首尔Konkuk大学屋顶（37°54′N, 127°07′E），混凝土屋面反照率0.16，组件倾角30°，距地0.1 m。
测试对象：
– 双玻组件：72片n型双面电池，透明背板，3只旁路二极管（每24片一组）。
– 单玻组件：同批电池，白色背板，同封装线。
阴影方案：用不透光黑纸覆盖1片、24片、48片、72片电池，对应0%–100%遮光比例；辐照度900 ± 20 W/m²。
测量设备：Gossen Profitest（1000 V/20 A/20 kW档），同步采集正背面辐照、组件温度、I–V全曲线。

二、建模：把“背面发电”写进公式
作者给出一张“双面电池等效电路”：
I_cell = I_f + I_r
其中：
I_f = (S_f/1000)·I_mpp,f·(1−SR_f/100)·(1+δ_Isc·ΔT)
I_r = Bifi_Isc·(S_r/1000)·I_mpp,f·(1−SR_r/100)·(1+δ_Isc·ΔT)
关键参数：
Bifi_Isc = I_sc,r / I_sc,f = 0.83（实验测得）
δ_Isc = +0.03 %/℃（温度系数，几乎可忽略）
δ_Voc = −0.31 %/℃（电压随温度线性下降）
模块级计算时，再把72片电池按“3×24片”分段，引入旁路二极管导通阈值k（≈25–30 V），用min()函数取各段最低电流，最后合成模块I–V曲线。模型与实测平均误差7.28%，剔除旁路二极管瞬态跳变后误差仅4.09%。

三、核心结果：双玻“回血”13%
单电池被遮0%–100%：电流与遮光比例呈线性下降（R²>0.99），双玻因背面吸收，电流始终高6%–8%。
24片电池被遮（1只旁路二极管动作）：
– 单玻I–V曲线在30 V处“断崖”，后续电流趋近于0；
– 双玻同电压段仍有0.3 A“续流”，功率点多出≈10 W。
72片全遮：单玻功率≈0；双玻背面仍收0.16 albedo，功率≈9 W，足够给4 G路由器供电。
全天建筑阴影实测：12:45–15:15期间，双玻/单玻功率比从1.02升至1.34，即阴影越重，双面优势越大。

四、给中国双面项目的3条“落地”建议
设计阶段——把“背面反照率”写进可研
当前很多渔光、屋顶可研只按“0.05背面增益”估算，实测屋面、水面、彩钢瓦反照率0.12–0.25，直接把双玻阴影损失系数取0.87，可让收益模型更保守、融资更稳。
逆变器选型——放宽MPPT下限电压
双玻在重阴影下电压比单玻低10%–15%，若逆变器V_mpp下限过高会“切掉”尾部功率。建议把MPPT下限放到80 V（单路）或40 V（双路），可把阴影回血“吃干榨尽”。
运维阶段——用“背面电流比”诊断阴影
背面I_sc与正面I_sc实时比值一旦<0.6，即可判定组件正面被遮挡，比红外热成像成本低、响应快，适合做无人机/巡检机器人算法。

五、待解课题
背面辐照均匀性：组件离地高度0.1 m→1 m，背面不均匀度从30%降到7%，后续需把“高度-角度-反照率”三维耦合进模型。
积灰与温度的协同：灰层同时降低正反面透光率，但灰本身吸热，会让δ_Voc系数偏移，需引入积灰密度修正项。
大规模阵列验证：本文仅两块组件对比，下一步需在MW级渔光或沙漠电站做群测，验证“87.26%损失系数”是否依旧成立。

结语
阴影不是“洪水猛兽”，而是“可以被计算的损失”。Konkuk大学的实验再次证明：当正面遭遇遮挡，双玻组件能用背面“续一口气”，把损失从100%拉到87%，在寸瓦必争的分布式时代，这13个百分点就是项目IRR的“生死线”。随着双面电池价格与单面持平，或许不久的将来，所有“可能遇到阴影”的场景，都将是一张“背面发电”的保单。