近期，各類渠道上流傳了不少關(guān)于BC組件抗遮擋性能的實(shí)驗(yàn)視頻。相關(guān)實(shí)驗(yàn)大致分為兩類：一類是在便攜小尺寸組件上遮擋部分電池片后，觀察燈泡亮度來展示BC產(chǎn)品的抗遮擋能力；另一類則是定向遮擋單塊組件中間部分，通過觀察水泵噴水高度、燈泡亮度或者電壓電流的變化來展示BC產(chǎn)品的抗遮擋能力。

其實(shí)，懂些產(chǎn)品技術(shù)的內(nèi)行人一看便知，這類視頻”暗藏玄機(jī)“：采用的特殊遮擋方式、展示產(chǎn)品與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景相去甚遠(yuǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能真實(shí)反映TOPCon和BC組件抗遮擋能力的實(shí)際差異。接下來，我們將從BC抗陰影遮擋機(jī)理、旁路二極管啟動(dòng)機(jī)制以及不同遮擋方式下TOPCon和BC組件電性能響應(yīng)等角度，分析大家所看到的“BC陰影遮擋視頻”背后的玄機(jī)，還原真實(shí)電站場(chǎng)景下組件被遮擋的表現(xiàn)。

BC抗陰影遮擋視頻全解析

1）小尺寸組件遮擋對(duì)比實(shí)驗(yàn)

如圖1所示，第一類視頻采用便攜式小尺寸組件進(jìn)行對(duì)比遮擋測(cè)試。與實(shí)際應(yīng)用的組件產(chǎn)品相比，小尺寸組件并沒有旁路二極管，對(duì)比結(jié)果無法代表組件產(chǎn)品在實(shí)際遮擋場(chǎng)景下的真實(shí)情況，直接忽視了旁路二極管的重要作用。

原理解析：雖然BC和TOPCon組件在電池結(jié)構(gòu)上有所不同，但兩者采用相同的電路設(shè)計(jì)：上下兩個(gè)電池串和中間的旁路二極管先并聯(lián)，形成三個(gè)并聯(lián)回路（見圖2），然后三個(gè)并聯(lián)回路再進(jìn)行串聯(lián)。電路中的旁路二極管作用是避免遮擋時(shí)的功率損失。當(dāng)組件受到遮擋，電流降低到一定水平，二極管即會(huì)啟動(dòng)，隔離對(duì)應(yīng)回路中1/3數(shù)量的電池片，從而保證剩余2/3數(shù)量的電池片正常工作。   

BC廠家宣稱每一片BC電池都有類似旁路二極管的機(jī)制，為什么BC組件還保留了實(shí)體的旁路二極管？這得從類旁路二極管機(jī)制的由來說起。

在組件受到遮擋時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩種典型的工作狀態(tài)，具體取決于系統(tǒng)的工作電流（也即最大功率點(diǎn)電流Imp）與電池的短路電流（Isc）之間的關(guān)系：

狀態(tài)I：工作電流Imp ＜短路電流 Isc

當(dāng)組件被遮擋，光照減弱，被遮擋電池片電流輸出降低，但整體工作電流仍低于其短路電流，也就是遮擋的電池片仍跟得上工作需求。此時(shí)，組件電壓幾乎不變，輸出電流隨遮擋程度成比例下降，整體輸出功率隨之下降。此種工況下，無論TOPCon還是BC組件，電性能表現(xiàn)無明顯差異。

狀態(tài)II：工作電流Imp ≥電路電流 Isc

當(dāng)系統(tǒng)整體工作電流高于被遮擋電池的短路電流時(shí)，也就是遮擋的電池片跟不上工作需求時(shí)，系統(tǒng)只能通過未遮擋電池片“拉動(dòng)”電流強(qiáng)行通過遮擋區(qū)域。這時(shí)，被遮擋的電池片會(huì)承受反向偏壓，進(jìn)入反向工作狀態(tài)，類似被“拖著跑”。此種工況下，TOPCon和BC組件的電性能出現(xiàn)了明顯差異：

對(duì)TOPCon電池來說，正負(fù)極分別位于電池正背面，結(jié)構(gòu)具有很好的絕緣性，因此即使反向電壓升高，電池內(nèi)部的絕緣層也能有效阻止電流通過不正常的路徑流動(dòng)，漏電流保持在非常低的水平。    

而BC電池的正負(fù)極都在背面，難以依靠材料或者工藝實(shí)現(xiàn)正負(fù)極之間的完全絕緣，存在漏電風(fēng)險(xiǎn)。如果正負(fù)極之間出現(xiàn)了無法控制的漏電通道，就可能導(dǎo)致電池在正常工作時(shí)出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。為了避免這種情況，BC廠家在電池正負(fù)極之間人為制造了可控的漏電通道（見圖3），在遮擋的情況下，電流能夠從旁路漏電通道分流，降低了反向電壓的上升幅度，類似于二極管的軟擊穿現(xiàn)象。也就是說，BC“類旁路二極管結(jié)構(gòu)”實(shí)則是為了應(yīng)對(duì)不可控電流的設(shè)計(jì)妥協(xié), “抗遮擋機(jī)制”實(shí)為通過特殊漏電通道及軟擊穿機(jī)制來延緩二極管啟動(dòng)。而且，這種避免電池過熱的設(shè)計(jì)，會(huì)帶來電池漏電流增大和串阻降低等問題，影響產(chǎn)品的低輻照性能。這個(gè)問題我們后續(xù)再進(jìn)一步探討。

2）真實(shí)組件中間遮擋對(duì)比實(shí)驗(yàn)

另一類常見的BC實(shí)驗(yàn)，是通過選擇性只遮擋TOPCon和BC組件中間部分，來放大突出BC產(chǎn)品抗遮擋優(yōu)勢(shì)（見圖4）。此間玄機(jī)就是：只遮擋中間位置是最能體現(xiàn)BC組件二極管延遲啟動(dòng)特性的場(chǎng)景。但試想一下，實(shí)際應(yīng)用中，什么樣的陰影或者異物如此之“乖”，不偏不倚、不多不少就正好遮住中間區(qū)域這12片電池？   

原理解析：通過對(duì)組件遮擋不同面積和數(shù)量的電池片，技術(shù)人員比較了BC與TOPCon組件在遮擋下的旁路二極管啟動(dòng)機(jī)制和功率損失表現(xiàn)（圖5）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：對(duì)于TOPCon組件，僅需串中1片電池片被遮擋，就可提供超過15V的反向電壓，足以觸發(fā)二極管啟動(dòng)。

而BC組件由于“軟擊穿特性”，每片被遮擋電池片僅能提供約5V的反向電壓。只有當(dāng)串中至少3片電池片被遮擋時(shí)，旁路二極管才會(huì)啟動(dòng)。也就是說，BC組件通過延遲旁路二極管啟動(dòng)，在輕度遮擋下避免功率驟降。但當(dāng)遮擋超過三片電池時(shí)，BC和TOPCon組件都會(huì)觸發(fā)二極管，功率損失趨于一致。

因此，在遮擋中間位置的情況下，相當(dāng)于每個(gè)電池串只遮擋了2片電池，此時(shí)TOPCon組件的二極管啟動(dòng)，無輸出電流；而BC組件二極管還未觸發(fā)，且通過電池片的軟擊穿機(jī)制，BC組件仍舊有電流輸出。這種“人為設(shè)定場(chǎng)景”最能體現(xiàn)BC電池二極管延遲啟動(dòng)特性，但在真實(shí)的組件戶外使用過程中基本不會(huì)出現(xiàn)。

圖5

實(shí)際電站應(yīng)用中，BC和TOPCon遮擋功率損失相近   

在戶外實(shí)際電站應(yīng)用中，遮擋情況復(fù)雜多樣。在水面場(chǎng)景，比如漁光互補(bǔ)或者海上光伏項(xiàng)目中，鳥糞遮擋較為常見且往往較為嚴(yán)重，此時(shí)單串中被遮擋的電池片數(shù)量明顯超過3片，TOPCon和BC組件二者的功率損失表現(xiàn)沒有明顯區(qū)別。

圖6

在大型地面電站場(chǎng)景，一般都是前后排陣列造成的組件底部的遮擋。如圖7所示，這種遮擋一般發(fā)生在早上或者傍晚，表現(xiàn)為組件短邊的電池片被成行的遮擋。

圖7

這種組件短邊整行電池片被遮擋的情況下，所有并聯(lián)回路同步損失相同的電流，即所有回路的Isc及Imp同步下降，無法出現(xiàn)Imp≥Isc的情況，所以該遮擋條件下二極管并不會(huì)啟動(dòng)，由于組件電路設(shè)計(jì)中上下并聯(lián)結(jié)構(gòu)的存在，此時(shí)只有被遮擋的下半部分受到影響，上半部分正常工作。

針對(duì)該遮擋情況，技術(shù)人員也對(duì)TOPCon和BC組件的功率損失進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果顯示，在這種遮擋情況下，TOPCon和BC產(chǎn)品的輸出功率一致，都是隨著遮擋增加，功率逐漸降低，直到損失一半的功率，即下半部分的功率完全損失。這時(shí)增加遮擋面積，功率損失也不會(huì)增加，仍舊保持在一半的水平。   

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，流傳于各類渠道平臺(tái)上的多個(gè)BC抗陰影遮擋實(shí)驗(yàn)視頻，均采用了不科學(xué)的方法對(duì)BC和TOPCon組件進(jìn)行抗遮擋能力測(cè)試，使用“魔術(shù)障眼法”來取代組件實(shí)際應(yīng)用中的電路設(shè)計(jì)和遮擋情況，不乏有客戶和同行被迷惑。

BC的抗遮擋能力是利用特殊的漏電通道設(shè)計(jì)，通過建立電池的軟擊穿機(jī)制，來延緩二極管啟動(dòng)，以達(dá)到降低功率損耗的目的。這種機(jī)制只在小面積遮擋情況下，如屋頂少量的鳥糞遮擋，才會(huì)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，而在大型地面電站包括海上光伏等實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中，TOPCon組件和BC組件的抗遮擋能力并沒有區(qū)別。