晶體硅太陽(yáng)電池實(shí)際上是一個(gè)大的平面二極管，就n型電池而言，電池的基體是n-Si，基體的前表面通過(guò)擴(kuò)散重?fù)诫s形成p+發(fā)射極，p+發(fā)射極與n-Si基體接觸形成p+-n結(jié)，基體的背表面通過(guò)擴(kuò)散或者離子注入重?fù)诫s形成n+背場(chǎng)，n+背場(chǎng)與n-Si基體接觸形成n+-n高低結(jié)。p+-n結(jié)和n+-n高低結(jié)內(nèi)部都存在內(nèi)建電場(chǎng)，可以分離光照產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)，被分離的電子通過(guò)背場(chǎng)上面的背電極、空穴通過(guò)發(fā)射極上面的前電極輸出到外電路，驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)行。

圖1 n-PERT雙面電池（a）和單面電池（b）的結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1（a）所示，n-PERT雙面電池的結(jié)構(gòu)為：金屬電極、前表面減反膜、硼摻雜發(fā)射極、n型硅、磷摻雜背場(chǎng)（BSF）、背面減反射膜和背面電極。n-PERT雙面電池和單面電池相比，主要在于背面結(jié)構(gòu)的不同，雙面電池的背面采用高透過(guò)的SiNx做鈍化/減反射膜，背面金屬電極和前面金屬電極一樣，占電池的面積~3%；而單面電池的背面電極采用全金屬覆蓋，如圖1（b）所示。

圖2 n-PERT雙面電池（a）和單面電池（b）的發(fā)電原理示意圖

圖2為雙面電池和單面電池的發(fā)電原理示意圖。如圖所示，當(dāng)太陽(yáng)光照到n-PERT雙面電池的時(shí)候，會(huì)有部分光線被周圍的環(huán)境反射照射到n-PERT雙面電池的背面，這部分光可以透過(guò)SiNx材料，被硅吸收，激發(fā)的電子-空穴對(duì)被n+-n高低結(jié)分離，從而對(duì)電池的光電流和效率產(chǎn)生貢獻(xiàn)（圖a）。然而，單面電池的背面被金屬電極完全覆蓋，金屬電極的厚度~10 μm，光無(wú)法穿透背面金屬電極被硅吸收，因此，單面電池幾乎無(wú)法利用由背面射入電池的光線，在電池背面反射率不為零的情況下，雙面電池比單面電池具有更高的發(fā)電效率。

圖3 （a）雙面電池正反兩面的I-V特性曲線，（b）雙面電池組件戶外工作示意圖

圖3（a）為雙面電池正反兩面的I-V特性曲線，可以看出在STC條件下，n-PERT雙面電池的正面功率可以達(dá)到5.2 W，背面功率可以達(dá)到4.7 W，電池的雙面率為90%。n-PERT雙面電池相對(duì)于單面電池的效率增益難以通過(guò)單片電池來(lái)衡量，一般將多片太陽(yáng)電池采用串聯(lián)或并聯(lián)的方式將電極連接起來(lái)，采用EVA、玻璃、背板等材料進(jìn)行封裝，成為組件來(lái)衡量效率的增益。雙面電池組件的正面采用玻璃+EVA 進(jìn)行封裝，背面可以采用EVA+玻璃封裝或者EVA+透明的背板進(jìn)行封裝，保證太陽(yáng)光可以透過(guò)封裝材料照射到電池的背面，如圖3（b）所示。

圖4 （a）理論計(jì)算的雙玻組件在不同背面反射情況下的最大功率和最大電流，（b）實(shí)際的雙玻組件在不同被反射情況下相對(duì)于多晶組件水泥地面的電量輸出增益（所有的組件均南面朝向，30度傾斜安裝）

當(dāng)雙玻組件安裝的朝向、傾斜度和高度固定，雙玻組件的發(fā)電增益主要與組件背面地面的反射率有關(guān)，以一塊電性能參數(shù)如表1所示的雙玻組件為例，組件在不同背面反射情況下的最大功率和最大電流的理論計(jì)算數(shù)值如圖4（a）所示。從4（a）可以看出，組件的最大輸出功率和最大電流值與背面地面的反射率正相關(guān)，隨著背面反射率的增加而增加；而且，最大輸出功率曲線和最大電流曲線增長(zhǎng)趨勢(shì)相近，表明組件功率的提高主要得益于組件電流的提高，組件電流的提高是由于背面反射率的提高使更多的光被吸收利用。

表1 雙玻組件正面和背面的電性能參數(shù)

使用中來(lái)雙面電池制造的雙玻組件除了可以利用背面散射/反射光發(fā)電，具有更大的功率輸出的優(yōu)點(diǎn)之外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：雙玻組件在實(shí)際運(yùn)行中，與水泥地面安裝的多晶組件相比，對(duì)不同地面的效率增益如圖4（b）所示。從4（b）可以看出，無(wú)論在陰天還是晴天，雙玻組件在刷涂白漆地面發(fā)電量增益最大，鋁箔次之，草坪最低，而且都高于單面的多晶組件。因此，從理論和實(shí)際運(yùn)用兩方面都說(shuō)明了雙面電池的背面可以發(fā)電，具有提高組件輸出功率的作用。

1）工作溫度比常規(guī)組件低；電池的背面是高透過(guò)的SiNx材料，紅外部分的光線可以穿透電池，不被電池吸收，而常規(guī)電池的背面為全金屬電極，會(huì)吸收紅外光，數(shù)據(jù)顯示，雙玻組件發(fā)電系統(tǒng)正常工作下的溫度較常規(guī)單玻組件低5~9℃。2）溫度系數(shù)比常規(guī)組件低；當(dāng)組件的工作溫度比標(biāo)準(zhǔn)溫度上升1℃，其輸出功率會(huì)降低0.42%，相同溫升的情況下，N型組件功率損失小于常規(guī)P型組件，功率損失在0.4%以下。3）優(yōu)異的弱光響應(yīng)；由于N型基體材料高的少子壽命，N型晶硅組件在弱光下表現(xiàn)出比常規(guī)P型晶硅組件更優(yōu)異的發(fā)電特性。4）安裝方式靈活、應(yīng)用范圍廣；特別適用于屋頂、圍欄、漁光互補(bǔ)、農(nóng)光互補(bǔ)、隔音墻等分布式發(fā)電系統(tǒng)和積雪較多區(qū)域。