Двусторонние (бифациальные) солнечные панели — фотоэлектрические модули, которые позволяют генерировать электроэнергию не только от прямого солнечного света, падающего на лицевую сторону, но и от света, отраженного от поверхности под и вокруг панели (альбедо), который попадает на тыльную сторону.
В отличие от обычных (односторонних) панелей, поглощающих свет только с лицевой стороны, бифациальные модули имеют прозрачный или полупрозрачный задний слой (обычно из закаленного стекла или специального полимера). Этот слой пропускает свет, отраженный от земли, снега, светлых крыш или других поверхностей, к фотоэлектрическим элементам, расположенным также и на тыльной стороне модуля. Проще говоря, двусторонние панели умеют использовать свет, который попадает на них с обеих сторон из-за специального устройства фотоэлементов и прозрачного покрытия с тыльной стороны. В результате общая выработка энергии увеличивается.
Величина прироста эффективности напрямую зависит от альбедо — коэффициента отражения поверхности. Чем выше альбедо, тем больше дополнительной энергии может произвести тыльная сторона.
Чистый снег: альбедо до 90% (значительный прирост зимой).
Светлый бетон/асфальт: хорошее отражение.
Темная почва, трава, грязь: низкое альбедо (минимальный прирост).
В идеальных условиях (высокое альбедо, оптимальный монтаж) прирост выработки может достигать 20-30% и даже более. В реальных условиях средний прирост обычно составляет 5-20%.
Коэффициент двусторонности (Bifaciality Factor, BF): - ключевой параметр модуля, показывающий его способность использовать тыльный свет. Определяется как отношение мощности, вырабатываемой тыльной стороной при стандартном освещении (1000 Вт/м²), к мощности, вырабатываемой лицевой стороной в тех же условиях. Обычно находится в диапазоне 70-90%. BF = 80% означает, что тыльная сторона вырабатывает 80% от мощности лицевой стороны при таком же освещении.
Конструкции двусторонних модулей
На рынке можно встретить два варианта конструкции:
1. Стекло/Стекло (Glass2Glass, триплекс): Обе стороны защищены закаленным стеклом. Отличаются повышенной прочностью, долговечностью (более 30 лет) и лучшей устойчивостью к экстремальным погодным условиям, УФ-излучению и влаге. Несколько тяжелее, чем панель с одним стеклом.
2. Стекло/Прозрачная пленка (Glass-Backsheet): Лицевая сторона — стекло, тыльная — специальная прозрачная полимерная пленка. Легче и обычно дешевле двойного стекла, но может уступать в долговечности тыльного покрытия.
Основные преимущества бифациальных модулей
1. Повышенная выработка энергии: Главное преимущество. Генерация с двух сторон позволяет получить больше энергии с той же площади установки или достичь нужной мощности меньшим количеством панелей.
2. Снижение приведенной стоимости энергии (LCOE): Более высокая выработка на единицу площади часто приводит к снижению общих затрат на электроэнергию за срок службы системы, несмотря на возможную более высокую начальную стоимость модулей. Это связано с:
· Снижением затрат на оборудование, материалы и работы: Меньше панелей → меньше крепежа, кабелей, оптимизаторов/инверторов (в некоторых конфигурациях), меньше работ по монтажу.
· Меньше пространства занимают на земле или крыше, требуется меньшая площадь.
3. Лучшее поведение при высоких температурах: Часто имеют более низкий температурный коэффициент мощности, чем односторонние модули. Это означает меньшие потери мощности в жаркую погоду.
4. Повышенная надежность и долговечность (особенно варианты с двойным стеклом): Двойное стекло обеспечивает лучшую защиту от влаги, пыли, механических повреждений, УФ-деградации.
5. Большая независимость от ориентации панелей:
· Эффективны на открытых пространствах с высоким альбедо (поля, снежные районы, песчаные/каменистые поверхности, над светлыми крышами, водоемами).
· Подходят для специальных конструкций: навесы, козырьки, перголы, шумозащитные экраны, вертикальное расположение (например, на ограждениях или между рядами в агровольтаике).
· Могут работать при более широком диапазоне углов наклона, включая вертикальный монтаж.
6. Выше эффективность в зимнее время, в регионах, где выпадает снег: :
· При отрицательной температуре снег белый и высокий показатель отражения от него (альбедо) отчасти компенсирует общее зимнее снижение эффективности солнечной электростанции, связанное с углом падения солнечных лучей и коротким световым днем.
· Более того, если лицевая сторона частично покрыта снегом, тыльная сторона может улавливать свет, отраженный от снежного покрова вокруг, продолжая генерацию.
7. Экологичность: Более высокая выработка с единицы площади и длительный срок службы способствуют снижению углеродного следа за весь жизненный цикл.
Ограничения и особенности применения
1. Зависимость от отражающей способности (альбедо): Эффективность тыльной стороны резко падает над поверхностями с низким альбедо (темная земля, трава). В таких случаях бифациальность мало влияет на эффективность.
2. Требования к монтажу:
Расстояние до поверхности: Для более эффективного захвата отраженного света панели лучше устанавливать на некоторой высоте над поверхностью или под углом к ней.
Минимизация затенения: Конструкции желательно ставить так, чтобы минимизировать затенение тыльной стороны (опорами, кабелями, соседними рядами).
Ориентация и угол: Требуется тщательный расчет для максимизации захвата света обеими сторонами. Системы слежения (трекеры) могут значительно увеличить выработку бифациальных систем.
Вес (только для моддулей с двойным стеклом): Модули стекло-стекло тяжелее, что требует более прочных несущих конструкций.
3. Стоимость: Первоначальная стоимость бифациальных модулей (особенно стекло-стекло) обычно выше, чем у сопоставимых односторонних панелей. Однако более высокая выработка часто компенсирует это разницу, улучшая окупаемость (LCOE).
4. Указанная мощность модуля: Номинальная мощность (указываемая в названии модели и в паспорте) — это всегда мощность лицевой стороны, измеренная в стандартных условиях (STC). Мощность тыльной стороны не гарантируется производителем и зависит исключительно от условий установки (альбедо, высота, затенение). Покупатель платит за мощность фронтальной стороны.
Перспективы
Бифациальные технологии продолжают развиваться. Улучшаются КПД ячеек, коэффициент двусторонности, снижается стоимость, оптимизируются конструкции. Рост доли бифациальных модулей на рынке — устойчивая тенденция, способствующая повышению общей эффективности солнечной энергетики и снижению ее стоимости.
