【光伏組件】高密度封裝技術:疊瓦、疊焊、拼片3種技術路線對比分析!

1.光伏組件技術路線
降低光伏度電成本,是助力當前能源戰(zhàn)略的重點,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成本下降,降低系統(tǒng)端業(yè)主的投資成本成為趨勢,但在電池技術創(chuàng)新面臨瓶頸,PERC已接近理論效率峰值,異質結、TopCon等短期無法突破成本壁壘的現狀下,為達到更高功率和發(fā)電量,追求大尺寸路徑,特別是以G12打破降本瓶頸,攤薄制造端生產成本,降低系統(tǒng)電站建設成本,實現收益最大化,已經成為行業(yè)共識。
但電池片與組件“一味求大”并不現實,除了因為輔材配套限制以外,組件尺寸運輸以及重量等多方面因素的影響下,G12都將是較長時間內產業(yè)化應用的極限尺寸。從PVinfolink更新的價格信息來看,近期硅料價格持續(xù)爬高,最新硅料的價格已經突破200元/kg,散單價格甚至突破了220元,硅成本進一步上漲。因此,業(yè)內企業(yè)在專注大尺寸路徑外,越多關注實現“高能量密度”的路徑,希望以更高發(fā)電效率分擔不斷上升的單瓦硅成本。
高密度封裝技術有哪些優(yōu)勢呢?高密度組件相比傳統(tǒng)組件,通過減少電池片間距,增加單塊組件有效受光面積,實現組件更高的發(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、減低熱斑效應等特性上有所改善,可以實現同功率同環(huán)境下更多的發(fā)電量增益,進一步降低系統(tǒng)LOCE。

目前市場上主流的高密度組件技術包括:疊瓦、疊焊、拼片,我們來分析各個技術路線的特點。
2.疊瓦技術:基于傳統(tǒng)組件技術革命性的高效組件封裝技術
疊瓦組件利用激光切片技術將整片電池切割成數個電池小條,并用導電膠將電池小條疊層柔性聯結,優(yōu)化了組件結構,實現了電池片零片間距,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,采用創(chuàng)新電池表面優(yōu)化技術,進一步提高了電流搜集的能力,實現了提高組件封裝能量密度的極限。
由于疊瓦工藝采用導電膠實現電池片疊層互聯,不需要跟像傳統(tǒng)組件通過焊帶金屬與硅基接觸實現電路串聯,線損減少,有效降低熱損耗。此外,電池片通過導電膠柔性連接,應力分布均為,不僅可以適應更薄的硅片有效降本,并且隱裂風險更低,而小片電池更可將隱裂影響限制在更小的區(qū)域,即使出現隱裂功率損失也會更少。在電路設計上,疊瓦組件實現全并聯電路,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,不斷通過產能擴張實現高效疊瓦組件供應能力的提升。

3.疊焊技術:作為一種新型的半片技術,是在傳統(tǒng)半片組件封裝技術上的創(chuàng)新
疊焊組件通過特殊的圓絲焊帶將相鄰半片電池片進行微間距‘重疊’焊聯,極大縮減了傳統(tǒng)焊接過程中的電池片間距,僅有0.2-0.5mm,實現了高能量密度。圓絲焊帶較普通扁平焊帶,橫截面更窄,減少了焊帶對電池片的受光遮擋,此外焊帶圓側面還增強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實現電池片“疊層”式互聯,該技術難點在于電池片重疊區(qū)對圓形焊帶的處理,以及重疊處的厚度控制,如果電池片重疊處無法與非重疊處做到厚度一致,組件在層壓時就會有一定的隱裂甚至碎片的不良風險。并且,焊帶本身有較強的應力,電池片間需要留有縫隙以釋放應力,組件封裝依然會存在一定的片間距,所以無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)都推出了該技術類型的產品,技術發(fā)展程度相對較成熟,在市場上的占比較大。

4.拼片技術:同樣是一種新型的半片組件封裝技術
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,通過雙焊帶技術實現相鄰半片電池片微間距進行焊聯,片間距可縮至0.2-0.4mm,實現了高能量密度。拼片技術采用的三角焊帶,在電池正面成立體焊接,近45o側面夾角對入射光線的反射能力較圓形焊帶進一步提升,可以更充分的利用反射增加電池對光線的吸收能力,增加組件功率。
但拼片工藝需要結合雙焊帶處理技術,工藝過程復雜,設備穩(wěn)定性也未知,從產品性能上看,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,因此成本方面也會相應增加。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,達到更為接近疊瓦組件的封裝密度。目前拼片技術在行業(yè)內實際應用較少,主要有杭州矚日提供拼片焊接設備。

5.技術總結
綜上,從系統(tǒng)收益角度出發(fā),“G12大尺寸”+“高能量密度”是高效組件技術應用發(fā)展的趨勢。在高密度組件技術方面,疊瓦、疊焊和拼片是近兩年技術討論的焦點,這幾項技術的核心均是通過縮小片間距來實現“高能量密度”,而只有疊瓦技術真正做到零片間距,將高密度封裝做到了極致。
通過解析幾種高密度組件技術,相比其他技術,疊瓦組件實現了太陽能電池片疊層聯結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)主對于新興技術的信任感偏低,加之當下產業(yè)應用的企業(yè)偏少,并且疊瓦技術缺乏長期對外宣傳,所以業(yè)主對疊瓦技術尚未形成正確的認知。要知道所有促成行業(yè)變革的關鍵技術,都是通過組件降本提效,而疊瓦由于具備更高能量密度、更高發(fā)電性能、更先進的技術路線的特點,并且兼容下一代N型高效電池技術,兼容更薄硅片,更適應未來的行業(yè)發(fā)展趨勢,必將推動光伏為實現綠色低碳目標注入澎湃力量。
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