最具成本效益的太阳能系统：跟随太阳的双面面板

该图形摘要总结了这项工作如何结合双面模块以及单轴和双轴跟踪器对光伏系统进行了全面的技术经济分析。研究人员发现，带有双面模块的单轴跟踪器在大多数位置都实现了最低的LCOE（平均降低了16％）。通过将双面模块与单轴跟踪器一起使用，可以将产率提高35％，而与双轴跟踪器结合使用，则可以将产率提高40％。

研究人员报告说，具有双面（双面）太阳能电池板的太阳能发电系统是迄今为止最具成本效益的系统，该太阳能电池板从两侧而不是从一侧收集阳光，并且单轴跟踪技术可以使太阳能板倾斜以使其能够跟随太阳6月3日发表在《焦耳》杂志上。他们确定，这种技术组合所产生的能量平均比不移动的单面板光伏系统多出35％，同时平均降低了16％的电力成本。

研究人员第一作者卡洛斯·罗德里格斯·加勒戈斯（CarlosRodríguez-Gallegos）说：“即使考虑到天气条件的变化以及太阳能电池板和光伏系统其他组件的成本，结果仍然是稳定的。”由新加坡国立大学赞助的新加坡太阳能研究所。“这意味着在可预见的未来，对双面和跟踪系统进行投资应该是一个安全的选择。”

研究工作往往集中在通过提高太阳能电池效率来进一步提高太阳能发电系统的能量输出，但是每个面板的能源产量也可以通过其他方式提高。例如，双面太阳能电池板比标准太阳能电池板每单位面积产生的能量更多，并且可以在相似的位置（包括屋顶）工作。这种样式的太阳能电池板以及跟踪技术可使每一块电池板全天通过与太阳倾斜倾斜来捕获更多的光，即使不进一步提高电池本身的功能，也可以显着提高太阳能电池的能量产出。但是，尚未充分探索这些最新技术的综合贡献。

为了确定与使用各种成对的光伏技术相关的全球经济优势，Rodríguez-Gallegos及其同事首先使用了来自NASA的云和地球的辐射能系统（CERES）的数据来测量每天到达地面的总辐射量。研究人员进一步调整了这些数据，以考虑太阳位置根据太阳能电池板的方向对太阳能电池板可接收的辐射量的影响，然后计算出整个光伏系统在整个生命周期内平均发电的净成本。他们关注的是由数千个模块组成的大型光伏农场，而不是较小的光伏系统，后者通常会增加每个模块的相关成本。该团队使用了由三家研究所提供的实验装置得到的测量值验证了他们的模型，并结合了其他天气参数来进行全球范围内的分析。

该模型表明，与单轴跟踪器结合使用的双面太阳能电池板几乎在地球上任何地方都是最具成本效益的，尽管双轴跟踪器可以更精确地跟踪太阳的路径，但比单轴跟踪器更昂贵-在两极附近的纬度地区是更有利的替代方案。但是，尽管这项技术具有明显的优势，但Rodríguez-Gallegos并不希望这种光伏系统一夜之间成为新的标准。

他说：“光伏市场传统上是保守的。”“越来越多的证据表明双面和跟踪技术是可靠的，并且我们看到越来越多的技术在该领域得到采用。过渡仍然需要时间，而时间将不得不证明我们所看到的优势是否足以吸引安装人员进行转换。”

尽管这项工作考虑了基于硅的标准太阳能电池，但Rodríguez-Gallegos及其同事下一步计划分析与高效率，价格昂贵的顶级太阳能材料（称为串联技术）相结合的跟踪系统的潜力。仅限于重型聚光光伏和空间应用。

Rodríguez-Gallegos说：“只要继续进行研究，这些材料的制造成本就有望继续下降，并且在某个时间点上它们将具有经济竞争力，并且您可能会看到它们在屋顶上。” 。“然后我们的目标是领先于这个潜在的未来，以便我们的研究可以为科学家，制造商，安装人员和投资者提供指导。”

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参考：Carlos D.Rodríguez-Gallegos，刘浩辉，Oktoviano Gandhi，Jai Prakash Singh，Vijay Krishnamurthy，Abhishek Kumar，Joshua S. Stein，王世涛，李丽，Thomas Reindl撰写的“双面和跟踪光伏系统的全球技术经济性能”和伊恩·马里乌斯·彼得斯（Ian Marius Peters），2020年6月3日，乔尔。
10.1016 / j.joule.2020.05.005

这项工作主要由新加坡太阳能研究所提供支持。