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异质结+叠瓦,爆点之上有无痛点?

2019-05-31

近日,国家能源局下发2019光伏发电建设管理征求意见稿,明确指出优先建设平价上网项目,以技术进步为核心来降低度电成本刻不容缓。高效组件作为光伏发电系统最为核心的部件,正与高效电池技术一起,为提升光伏系统可靠性与发电效率,降低度电成本做出贡献。


目前,异质结电池与叠瓦组件,可谓分别是电池端与组件端高效产品的研究热点,两者叠加得到的异质结叠瓦超高效组件更是受到广泛关注。2018年5月,通威研发的新型异质结叠瓦组件正面发电输出功率高达442W,组件转换效率高达21.7%。由于异质结双面率大于90%,在正常的反射光下,双面异质结叠瓦组件高达500W,是有史以来最高的单片组件功率。


异质结:最具产业化潜力的下一代超高效电池技术


异质结电池由于具备转换效率高、制造工艺简单、薄硅片应用、温度系数低、无光致衰减、可双面发电且双面率高等一系列优势,被誉为最具产业化潜力的下一代超高效电池技术。目前,异质结电池的研发最高效率已达26.6%,产线量产效率在23%左右,提效空间巨大。


国内布局异质结技术的企业有十余家,主要有晋能、中智、汉能、钧石、通威、爱康、彩虹、国电投等。其中晋能、中智、汉能及钧石等布局较早,已建成异质结产线,规模多在百MW级;通威、爱康、彩虹等新进入的企业自去年起纷纷宣布了GW级的异质结产能布局,目前产线多在建设中。


据亚化咨询统计,2016年至今,中国异质结项目总规划产能约达22GW,拟投资总额高达520亿元,实际已建产能约为1GW。多数企业目前仍在评估或中试阶段,还未形成大规模发展。


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叠瓦:革命性的高效组件封装技术


叠瓦组件利用切片技术将栅线重新设计的电池片切割成数片(通常1切5或1切6),将每小片叠加排布,用特殊的专用导电胶材料将其焊接成串,再经过串并联排版后层压成组件。这样使得电池以更紧密的方式互相连结,在相同的面积下,叠瓦组件可以放置多于常规组件13%以上的电池片,同时采用无焊带设计,减少了组件的线损,降低了电池片互联电阻,大幅提高了组件的输出功率。


更高效率更低损耗,叠瓦技术无疑将对高效组件封装技术带来革命性影响。因此,业内企业积极推进叠瓦组件的技术研发与大规模制造,国内企业赛拉弗、东方环晟、隆基乐叶、阿特斯、通威、协鑫集成、爱康、东方日升等均有布局。


在2019 日本东京PV EXPO展会上,多家企业展出了叠瓦产品,如下表所示。可见,此次展出的叠瓦组件多搭配单晶PERC电池片,赛拉弗和通威则同时展出搭配异质结的叠瓦组件。亚化咨询研究表明,2019年叠瓦组件产能有望达10GW。


2019 日本PV EXPO叠瓦产品

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来源:PVInfoLink


异质结+叠瓦:最佳CP组合


异质结技术的优势如前文所述,但异质结技术若要实现大规模发展也具有一定难点。一方面,异质结的制造成本相对较高,另一方面异质结采用常规封装技术封装时,焊带拉力的稳定性难以控制,且异质结不能采取传统晶体硅电池的高温焊接等工艺,需要低温焊接工艺和低温材料,因此封装工艺难度较高。


若异质结电池采用叠瓦技术封装,上述问题则迎刃而解。叠瓦技术采用导电胶串接电池片的方式,导电胶的低温和柔性特点,以及无焊带设计,完美地解决了焊带拉力稳定性和低温焊接的问题。此外,异质结技术可采用更薄的硅片,采用传统组件封装工艺时,焊带串接电池片难度大,且受机械应力和热应力影响,异质结电池很容易造成破片。叠瓦组件不使用焊带连接电池片,可以减少封装过程中的破片率。


在成本控制方面,目前异质结电池的BOM成本前四项为硅片、导电银浆、靶材、制绒添加剂,银浆在异质结电池成本中占有重要比例。目前,用于叠瓦封装的异质结电池主栅线更细,未来更可以利用TCO膜导电性取消栅线,节省更多银浆成本。


可见,异质结电池采用叠瓦技术封装,有助于产品的成本控制,并且能够解决异质结电池采用常规封装技术时所遇到的问题。同时,异质结叠瓦组件可以实现更高功率,有效降低了度电成本。据悉,通威、爱康、东方日升等均同时布局了异质结技术与叠瓦技术。


异质结叠瓦组件的痛点


虽然异质结和叠瓦技术的前途是光明的,但两者目前都还面临着一定挑战,发展道路是曲折的。


对于异质结技术而言,设备初始投资较高,硅片、银浆、靶材等关键辅材成本较高,产线工艺控制和电池良率还有待提升;对于叠瓦技术而言,叠瓦专用设备初始投资及使用导电胶使得组件制造成本偏高,叠瓦工艺设备的自动化水平需进一步提升,还需控制切片工艺中的破片率,以及消除专利疑虑等。


相信随着产业化深入,异质结和叠瓦的技术会不断完善,制造成本会不断降低,异质结叠瓦组件未来发展前景可期!