降低光伏度電成本,是助力當(dāng)前能源戰(zhàn)略的重點(diǎn),在光伏降本壓力下,以系統(tǒng)增效尤其是電池組件高效化推動(dòng)成本下降,降低系統(tǒng)端業(yè)主的投資成本成為趨勢(shì),但在電池技術(shù)創(chuàng)新面臨瓶頸,PERC已接近理論效率峰值,異質(zhì)結(jié)、TopCon等短期無(wú)法突破成本壁壘的現(xiàn)狀下,為達(dá)到更高功率和發(fā)電量,追求大尺寸路徑,特別是以G12打破降本瓶頸,攤薄制造端生產(chǎn)成本,降低系統(tǒng)電站建設(shè)成本,實(shí)現(xiàn)收益最大化,已經(jīng)成為行業(yè)共識(shí)。
但電池片與組件“一味求大”并不現(xiàn)實(shí),除了因?yàn)檩o材配套限制以外,組件尺寸運(yùn)輸以及重量等多方面因素的影響下,G12都將是較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的極限尺寸。從PVinfolink更新的價(jià)格信息來(lái)看,近期硅料價(jià)格持續(xù)爬高,最新硅料的價(jià)格已經(jīng)突破200元/Kg,散單價(jià)格甚至突破了220元,硅成本進(jìn)一步上漲。因此,業(yè)內(nèi)企業(yè)在專注大尺寸路徑外,越多關(guān)注實(shí)現(xiàn)“高能量密度”的路徑,希望以更高發(fā)電效率分擔(dān)不斷上升的單瓦硅成本。
高密度封裝技術(shù)有哪些優(yōu)勢(shì)呢?高密度組件相比傳統(tǒng)組件,通過(guò)減少電池片間距,增加單塊組件有效受光面積,實(shí)現(xiàn)組件更高的發(fā)電功率輸出,有效降低系統(tǒng)端業(yè)主的BOS投資成本。此外,高密度組件基于傳統(tǒng)組件的優(yōu)化,在抗衰減、抗陰影、減低熱斑效應(yīng)等特性上有所改善,可以實(shí)現(xiàn)同功率同環(huán)境下更多的發(fā)電量增益,進(jìn)一步降低系統(tǒng)LOCE。
目前市場(chǎng)上主流的高密度組件技術(shù)包括:疊瓦、疊焊、拼片,我們來(lái)分析各個(gè)技術(shù)路線的特點(diǎn)。
疊瓦技術(shù):基于傳統(tǒng)組件技術(shù)革命性的高效組件封裝技術(shù)。
疊瓦組件利用激光切片技術(shù)將整片電池切割成數(shù)個(gè)電池小條,并用導(dǎo)電膠將電池小條疊層柔性聯(lián)結(jié),優(yōu)化了組件結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了電池片零片間距,充分利用了組件有限面積,相同版型可較其他類型組件多放置5%的電池片,有效提高組件受光面積。新一代高效疊瓦技術(shù),采用創(chuàng)新電池表面優(yōu)化技術(shù),進(jìn)一步提高了電流搜集的能力,實(shí)現(xiàn)了提高組件封裝能量密度的極限。
由于疊瓦工藝采用導(dǎo)電膠實(shí)現(xiàn)電池片疊層互聯(lián),不需要跟像傳統(tǒng)組件通過(guò)焊帶金屬與硅基接觸實(shí)現(xiàn)電路串聯(lián),線損減少,有效降低熱損耗。此外,電池片通過(guò)導(dǎo)電膠柔性連接,應(yīng)力分布均為,不僅可以適應(yīng)更薄的硅片有效降本,并且隱裂風(fēng)險(xiǎn)更低,而小片電池更可將隱裂影響限制在更小的區(qū)域,即使出現(xiàn)隱裂功率損失也會(huì)更少。在電路設(shè)計(jì)上,疊瓦組件實(shí)現(xiàn)全并聯(lián)電路,具有較其他類型組件更好的抗陰影、抗衰減、抗熱斑性能。目前疊瓦技術(shù)快速發(fā)展,成本優(yōu)化下已接近常規(guī)組件,以環(huán)晟光伏為首的疊瓦組件企業(yè)正在發(fā)力,不斷通過(guò)產(chǎn)能擴(kuò)張實(shí)現(xiàn)高效疊瓦組件供應(yīng)能力的提升。
疊焊技術(shù):作為一種新型的半片技術(shù),是在傳統(tǒng)半片組件封裝技術(shù)上的創(chuàng)新。
疊焊組件通過(guò)特殊的圓絲焊帶將相鄰半片電池片進(jìn)行微間距‘重疊’焊聯(lián),極大縮減了傳統(tǒng)焊接過(guò)程中的電池片間距,僅有0.2-0.5mm,實(shí)現(xiàn)了高能量密度。圓絲焊帶較普通扁平焊帶,橫截面更窄,減少了焊帶對(duì)電池片的受光遮擋,此外焊帶圓側(cè)面還增強(qiáng)了入射光線的反射以及前蓋板玻璃的光線二次折射率,圓形焊帶的引入有效解決了主柵遮擋和增加對(duì)電流收集能力的固有矛盾,提高了電池片的光線吸收利用,增加組件功率。
但疊焊工藝依然使用焊帶來(lái)實(shí)現(xiàn)電池片“疊層”式互聯(lián),該技術(shù)難點(diǎn)在于電池片重疊區(qū)對(duì)圓形焊帶的處理,以及重疊處的厚度控制,如果電池片重疊處無(wú)法與非重疊處做到厚度一致,組件在層壓時(shí)就會(huì)有一定的隱裂甚至碎片的不良風(fēng)險(xiǎn)。并且,焊帶本身有較強(qiáng)的應(yīng)力,電池片間需要留有縫隙以釋放應(yīng)力,組件封裝依然會(huì)存在一定的片間距,所以無(wú)法在高能量密度做到極限。目前隆基股份、晶科能源、天合光能等企業(yè)都推出了該技術(shù)類型的產(chǎn)品,技術(shù)發(fā)展程度相對(duì)較成熟,在市場(chǎng)上的占比較大。
拼片技術(shù):同樣是一種新型的半片組件封裝技術(shù)。
拼片組件在電池片的正面采用三角焊帶,背面采用超柔扁焊帶,通過(guò)雙焊帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)相鄰半片電池片微間距進(jìn)行焊聯(lián),片間距可縮至0.2-0.4mm,實(shí)現(xiàn)了高能量密度。拼片技術(shù)采用的三角焊帶,在電池正面成立體焊接,近45o側(cè)面夾角對(duì)入射光線的反射能力較圓形焊帶進(jìn)一步提升,可以更充分的利用反射增加電池對(duì)光線的吸收能力,增加組件功率。
但拼片工藝需要結(jié)合雙焊帶處理技術(shù),工藝過(guò)程復(fù)雜,設(shè)備穩(wěn)定性也未知,從產(chǎn)品性能上看,效率仍低于疊焊組件。此外,由于電池正面采用三角焊帶的厚度較高,使得組件正面封裝的EVA需要加厚,因此成本方面也會(huì)相應(yīng)增加。但由于電池背面采用了超柔性焊帶,使得電池片間距可較疊焊縮減,達(dá)到更為接近疊瓦組件的封裝密度。目前拼片技術(shù)在行業(yè)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用較少,主要有杭州矚日提供拼片焊接設(shè)備。
總結(jié)
綜上,從系統(tǒng)收益角度出發(fā),“G12大尺寸”+“高能量密度”是高效組件技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的趨勢(shì)。在高密度組件技術(shù)方面,疊瓦、疊焊和拼片是近兩年技術(shù)討論的焦點(diǎn),這幾項(xiàng)技術(shù)的核心均是通過(guò)縮小片間距來(lái)實(shí)現(xiàn)“高能量密度”,而只有疊瓦技術(shù)真正做到零片間距,將高密度封裝做到了極致。
通過(guò)解析幾種高密度組件技術(shù),相比其他技術(shù),疊瓦組件實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能電池片疊層聯(lián)結(jié)封裝上最佳的電路連接效果,也是目前降低系統(tǒng)投資成本的組件最優(yōu)封裝方案,但由于業(yè)主對(duì)于新興技術(shù)的信任感偏低,加之當(dāng)下產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的企業(yè)偏少,并且疊瓦技術(shù)缺乏長(zhǎng)期對(duì)外宣傳,所以業(yè)主對(duì)疊瓦技術(shù)尚未形成正確的認(rèn)知。要知道所有促成行業(yè)變革的關(guān)鍵技術(shù),都是通過(guò)組件降本提效,而疊瓦由于具備更高能量密度、更高發(fā)電性能、更先進(jìn)的技術(shù)路線的特點(diǎn),并且兼容下一代N型高效電池技術(shù),兼容更薄硅片,更適應(yīng)未來(lái)的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì),必將推動(dòng)光伏為實(shí)現(xiàn)綠色低碳目標(biāo)注入澎湃力量。
原標(biāo)題:高密度封裝,實(shí)現(xiàn)組件高效定律