疊層電池組件通過將不同禁帶寬度的半導(dǎo)體材料疊加在一起，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同波長(zhǎng)太陽(yáng)光的分層吸收，有效拓寬了光譜響應(yīng)范圍，進(jìn)而提高了光電轉(zhuǎn)換效率。這一技術(shù)的突破，為光伏產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了顯著的成本降低效益。
據(jù)相關(guān)測(cè)算表明，光伏組件效率每提高1%，就能降低4%的光伏系統(tǒng)成本（系統(tǒng)平衡成本BOS，Blance of System）。當(dāng)組件效率處于較低或中等的階段，這種成本降低的效果尤為明顯，有力地推動(dòng)了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但隨著諸如疊層電池這類組件的效率不斷提高，組件的邊界收益會(huì)逐漸呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)，特別是當(dāng)效率超過30%后，收益趨緩的現(xiàn)象更加顯著。
文中通過國(guó)內(nèi)某光伏電站，在同土地面積（直流容量增加，交流容量不變，提升容配比攤薄系統(tǒng)成本）、同直流容量的條件下進(jìn)行測(cè)算分析，如下圖所示。當(dāng)組件效率從21%提升到23%時(shí)，同土地面積對(duì)應(yīng)的BOS從1.655元/W降至1.511元/W，在同直流容量方面，也呈現(xiàn)出類似的變化趨勢(shì)，從21%提升到23%時(shí)，數(shù)值從1.655元/W降至1.614元/W，但沒有等土地面積場(chǎng)景測(cè)算結(jié)果來(lái)得明顯。這里面的BOS主要參考西北大型電站標(biāo)桿造價(jià)指標(biāo)，包含除組件以外的成本，如支架、樁基、逆變器、線纜、集電線路、箱變升壓站等等，但未含儲(chǔ)能外線等特殊項(xiàng)目。
通過比較，當(dāng)組件效率處于較低或中等水平時(shí)，意味著在相同的土地資源或直流容量基礎(chǔ)上，效率提升帶來(lái)的系統(tǒng)成本降低優(yōu)勢(shì)明顯，為光伏項(xiàng)目帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，尤其在土地資源有限的情況下，更高的組件效率能讓單位面積產(chǎn)生更多電能，滿足更多用電需求。
然而，隨著組件效率不斷提高，邊界收益遞減的趨勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。從數(shù)據(jù)上看，在同土地面積時(shí)，當(dāng)組件效率從23%提升到25%，系統(tǒng)BOS從1.511元/W降至1.39元/W；從33%提升到35%，該值從1.053元/W降至0.993元/W。同直流容量時(shí)也呈現(xiàn)類似規(guī)律，從23%提升到25%，從1.614元/W降至1.579元/W；從33%提升到35%，從1.482元/W降至1.465元/W。這表明，隨著組件效率的持續(xù)升高，每提升相同幅度的效率，所帶來(lái)的BOS下降幅度越來(lái)越小。
進(jìn)一步分析同土地面積和同直流容量下的BOS降低比例，更能直觀地感受到邊界收益遞減的趨勢(shì)。在同土地面積下，組件效率從23%提升到25%，BOS降低比例為 -4.3%；到35%時(shí)，收益變化率降至 -2.9%。同直流容量方面，效率從23%提升到25%，BOS降低比例為 -1.25%；到35%時(shí)，收益變化率降至-0.82%。
1.光伏組件效率較低或中等水平時(shí)，每提高1%，就能降低4%的光伏系統(tǒng)成本，不過這種成本降低效果在組件效率處于不同階段時(shí)表現(xiàn)各異。
2.當(dāng)組件效率較高時(shí)，每提升1%效率所帶來(lái)的BOS下降幅度（邊界收益）在逐漸減小。
疊層電池組件邊界收益遞減這一現(xiàn)象，給光伏產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。在成本控制方面，原本依靠提升組件效率來(lái)降低系統(tǒng)成本的優(yōu)勢(shì)逐漸減弱，這對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模擴(kuò)張和成本競(jìng)爭(zhēng)力的提升形成了一定阻礙。從技術(shù)研發(fā)角度來(lái)看，科研人員需要投入更多的資源和精力，尋找新的技術(shù)突破點(diǎn)，以應(yīng)對(duì)邊界收益遞減的問題，進(jìn)一步提高疊層電池組件的綜合效益。
面對(duì)這些挑戰(zhàn)，光伏產(chǎn)業(yè)也在積極探索應(yīng)對(duì)策略。一方面，持續(xù)加大在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的投入，深入研究新型半導(dǎo)體材料和電池結(jié)構(gòu)，力求突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，提高疊層電池組件的效率上限，同時(shí)降低成本。另一方面，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源，通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高生產(chǎn)規(guī)模等方式，降低生產(chǎn)成本，提升疊層電池組件的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
盡管疊層電池組件在發(fā)展過程中面臨邊界收益遞減等挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新，其未來(lái)發(fā)展依然充滿希望。未來(lái)，疊層電池組件有望在提高轉(zhuǎn)換效率、降低成本、提升穩(wěn)定性等方面取得更大突破，為全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
