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大硅片时代 何种电池组件技术最有竞争力?

   日期:2020-03-20     来源:摩尔光伏    浏览:1944    评论:0    
近日,国家发改委价格司就2020年的光伏项目指导电价进行征求意见,三类资源区新增地面电站指导电价分别为0.35元、0.4元、0.49元/千瓦时(含税,下同),工商业分布式指导电价为0.05元/千瓦时,户用光伏补贴标准为0.08元/千瓦时。指导电价虽较先前预期有小幅提高,但光伏平价与竞价仍是今年的关键词,国家能源局将延续2019年总体思路,积极支持、优先推进无补贴平价上网光伏发电项目建设。面对平价与竞价的压力,光伏企业应该如何应对?如何让占系统成本约47%的组件实现“低成本、高功率、高发电”至关重要。

(来源:微信公众号“摩尔光伏”ID:molepv)


光伏系统成本构成与国内组件价格走势(来源:天合光能)

2019年初,晶科、晶澳、天合光能、东方日升等公司开始积极切换产线,将156.75mm改造成158.75mm尺寸,这次产线调整不仅对于提升组件功率有显著效果,其改造成本也相对较小、改造方式难度不大,因此备受企业青睐。记者了解到,目前多数一线企业已经完成向158.75mm硅片的转换,并且已经开始批量出货。据PVInfolink预测,今年158.75mm尺寸硅片的市场占有率将达到60%,而对于更大的166mm与210mm,多数企业仍处于观望阶段。

那么现阶段主流的158.75mm大硅片搭配怎样的电池或组件技术才能真正降低度电成本?业内资深专家认为,随着产业技术的不断成熟,多主栅产业化的瓶颈已经不在,半片已经成为标配工艺,158.75mm大硅片搭配多主栅与半片技术已经成为行业主流,市场占有率不断攀升。据PVInfolink统计,晶科、晶澳、东方日升、天合光能等企业现阶段主要销售产品均以搭配半片与多主栅的158.75mm产品为主。

为进一步提升电池效率,2016年或更早,国内就有个别企业试水多主栅技术,2019年,业内龙头企业均多主栅组件开始大规模出货,而且组件功率提升明显。多主栅提升组件功率主要是因为:光学上,由于圆形焊带的遮光面积更少,使电池受光面积更大从而提升功率。电学上,由于电流传导路径缩短减少了内部损耗从而提升组件功率。


具体来说,多主栅使用的圆形焊带相对于常规焊带,优势明显。圆形焊带可减少遮光面积,将光有效反射到电池上,提高组件短路电流。圆形焊带的二次光反射效应,增加电池光的吸收利用率,焊带区域光学利用率由5%以下提高到40%以上。


在可靠性表现上,由于栅线分布更密,多主栅组件的抗隐裂能力也更强。多主栅设计使得栅线的残余应力有效降低,电池出现隐裂的几率大大降低;而且,由于栅线间隔小,即使电池片出现隐裂、碎片,多主栅电池功损率减少,能继续保持较好的发电表现。多主栅组件主栅更加密集,网格状分布使内应力更均匀,不易产生隐裂。在小的隐裂下,仍可以维持高的电流收集能力,同时降低了组件在正常工作条件下内部隐裂形成热阻的几率。研究显示,由于栅线分布更密,多主栅组件的抗隐裂能力也更强。通过标准5400Pa的机械载荷测试,隐裂造成常规5BB组件功率约0.5%的衰减,而多主栅只有0.1%的衰减。


同时,多主栅技术作为具备高效率及高可靠的技术,还可以通过降低银浆用量很好的控制住成本。

工艺成熟,提效明显,半片技术已经成为多数光伏企业的标配技术,半片技术,就是使用激光切割法沿着垂直于电池主栅线的方向将标准规格的电池片切成尺寸相同的两个半片电池片,由于电池片的电流和电池片面积有关,如此就可把通过主栅线的电流降低到整片的1/2,当半片电池串联以后,正负回路上电阻不变,这样功率损耗就降低为原来的1/4(Ploss=1/4*I2R),从而最终降低了组件的功率损失,提高了封装效率和填充因子。一般的,半片电池组件比同版型的组件能提升5~10W(1.6%~3.3%)甚至更高。半片组件的生产难度不大,投资较少,良率较高。这一路线,受到企业认可与欢迎。

相关实验与实证也表明,在同样的阴影遮挡下,半片组件特殊结构设计会减少组件在电站中的发电量损失,性能优于整片组件。

半片与多主栅优势明显,技术路线成熟,他们的结合,便水到渠成,起到“1+1>2”的效果,目前一线企业158.75mm大硅片+多主栅(9BB)+半片单晶PERC组件72型量产平均功率达到410W,78版型组件功率可以达到445W。

多主栅+半片,隐裂被限制在更小的区域,风险面积比整片可降低50%。


多主栅+半片,还具备更低的热斑风险,提高组件运行寿命。在模拟条件为,1000W/m2辐照,环境温度:25℃,组件正面和背面的对流换热系数为10W/m2·℃(通风良好)情况下,MBB+半片相对常规组件散热效果更好(有效热量密度低),较常规组件热斑温度降低27℃。另外,多主栅+半片工作温度比整片低2~3℃,工作温度功率损失较低,对积雪、灰尘、遮挡具有更高的容忍性,这都使得多主栅+MBB组件具备更稳定的电力输出。


实验证实,在经过荷载、TC600、动载+TC50+HF10后,半片+多主栅+大硅片组件EL无明显异常。


由于半片+多主栅+158.75mm具有更低的工作温度和更好的温度系数、IAM等,经过一个月的运行,数据显示,MBB半片提高发电量1%左右。可见,在成本相对持平的情况下,158.75mm半片+MBB组件可以为用户带来更高收益,实现更低的度电成本。

多主栅+半片技术,结合现阶段产业链上下游最为成熟的158.75mm大硅片,实现了更高的组件功率、更稳定的性能、更高的发电量,在降低光伏电站BOS成本和LCOE方面优势独特。作为目前最受市场欢迎的产品,158.75mm半片+MBB组件可以有效推动度电成本降低,助力更多的平价和竞价项目顺利落成,推动光伏在电力系统中发挥日益重要的作用。 
 

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