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大硅片時代 何種電池組件技術最有競爭力?

   日期:2020-03-20     來源:摩爾光伏    瀏覽:2010    評論:0    
近日,國家發改委價格司就2020年的光伏項目指導電價進行征求意見,三類資源區新增地面電站指導電價分別為0.35元、0.4元、0.49元/千瓦時(含稅,下同),工商業分布式指導電價為0.05元/千瓦時,戶用光伏補貼標準為0.08元/千瓦時。指導電價雖較先前預期有小幅提高,但光伏平價與競價仍是今年的關鍵詞,國家能源局將延續2019年總體思路,積極支持、優先推進無補貼平價上網光伏發電項目建設。面對平價與競價的壓力,光伏企業應該如何應對?如何讓占系統成本約47%的組件實現“低成本、高功率、高發電”至關重要。

(來源:微信公眾號“摩爾光伏”ID:molepv)


光伏系統成本構成與國內組件價格走勢(來源:天合光能)

2019年初,晶科、晶澳、天合光能、東方日升等公司開始積極切換產線,將156.75mm改造成158.75mm尺寸,這次產線調整不僅對于提升組件功率有顯著效果,其改造成本也相對較小、改造方式難度不大,因此備受企業青睞。記者了解到,目前多數一線企業已經完成向158.75mm硅片的轉換,并且已經開始批量出貨。據PVInfolink預測,今年158.75mm尺寸硅片的市場占有率將達到60%,而對于更大的166mm與210mm,多數企業仍處于觀望階段。

那么現階段主流的158.75mm大硅片搭配怎樣的電池或組件技術才能真正降低度電成本?業內資深專家認為,隨著產業技術的不斷成熟,多主柵產業化的瓶頸已經不在,半片已經成為標配工藝,158.75mm大硅片搭配多主柵與半片技術已經成為行業主流,市場占有率不斷攀升。據PVInfolink統計,晶科、晶澳、東方日升、天合光能等企業現階段主要銷售產品均以搭配半片與多主柵的158.75mm產品為主。

為進一步提升電池效率,2016年或更早,國內就有個別企業試水多主柵技術,2019年,業內龍頭企業均多主柵組件開始大規模出貨,而且組件功率提升明顯。多主柵提升組件功率主要是因為:光學上,由于圓形焊帶的遮光面積更少,使電池受光面積更大從而提升功率。電學上,由于電流傳導路徑縮短減少了內部損耗從而提升組件功率。


具體來說,多主柵使用的圓形焊帶相對于常規焊帶,優勢明顯。圓形焊帶可減少遮光面積,將光有效反射到電池上,提高組件短路電流。圓形焊帶的二次光反射效應,增加電池光的吸收利用率,焊帶區域光學利用率由5%以下提高到40%以上。


在可靠性表現上,由于柵線分布更密,多主柵組件的抗隱裂能力也更強。多主柵設計使得柵線的殘余應力有效降低,電池出現隱裂的幾率大大降低;而且,由于柵線間隔小,即使電池片出現隱裂、碎片,多主柵電池功損率減少,能繼續保持較好的發電表現。多主柵組件主柵更加密集,網格狀分布使內應力更均勻,不易產生隱裂。在小的隱裂下,仍可以維持高的電流收集能力,同時降低了組件在正常工作條件下內部隱裂形成熱阻的幾率。研究顯示,由于柵線分布更密,多主柵組件的抗隱裂能力也更強。通過標準5400Pa的機械載荷測試,隱裂造成常規5BB組件功率約0.5%的衰減,而多主柵只有0.1%的衰減。


同時,多主柵技術作為具備高效率及高可靠的技術,還可以通過降低銀漿用量很好的控制住成本。

工藝成熟,提效明顯,半片技術已經成為多數光伏企業的標配技術,半片技術,就是使用激光切割法沿著垂直于電池主柵線的方向將標準規格的電池片切成尺寸相同的兩個半片電池片,由于電池片的電流和電池片面積有關,如此就可把通過主柵線的電流降低到整片的1/2,當半片電池串聯以后,正負回路上電阻不變,這樣功率損耗就降低為原來的1/4(Ploss=1/4*I2R),從而最終降低了組件的功率損失,提高了封裝效率和填充因子。一般的,半片電池組件比同版型的組件能提升5~10W(1.6%~3.3%)甚至更高。半片組件的生產難度不大,投資較少,良率較高。這一路線,受到企業認可與歡迎。

相關實驗與實證也表明,在同樣的陰影遮擋下,半片組件特殊結構設計會減少組件在電站中的發電量損失,性能優于整片組件。

半片與多主柵優勢明顯,技術路線成熟,他們的結合,便水到渠成,起到“1+1>2”的效果,目前一線企業158.75mm大硅片+多主柵(9BB)+半片單晶PERC組件72型量產平均功率達到410W,78版型組件功率可以達到445W。

多主柵+半片,隱裂被限制在更小的區域,風險面積比整片可降低50%。


多主柵+半片,還具備更低的熱斑風險,提高組件運行壽命。在模擬條件為,1000W/m2輻照,環境溫度:25℃,組件正面和背面的對流換熱系數為10W/m2·℃(通風良好)情況下,MBB+半片相對常規組件散熱效果更好(有效熱量密度低),較常規組件熱斑溫度降低27℃。另外,多主柵+半片工作溫度比整片低2~3℃,工作溫度功率損失較低,對積雪、灰塵、遮擋具有更高的容忍性,這都使得多主柵+MBB組件具備更穩定的電力輸出。


實驗證實,在經過荷載、TC600、動載+TC50+HF10后,半片+多主柵+大硅片組件EL無明顯異常。


由于半片+多主柵+158.75mm具有更低的工作溫度和更好的溫度系數、IAM等,經過一個月的運行,數據顯示,MBB半片提高發電量1%左右??梢?,在成本相對持平的情況下,158.75mm半片+MBB組件可以為用戶帶來更高收益,實現更低的度電成本。

多主柵+半片技術,結合現階段產業鏈上下游最為成熟的158.75mm大硅片,實現了更高的組件功率、更穩定的性能、更高的發電量,在降低光伏電站BOS成本和LCOE方面優勢獨特。作為目前最受市場歡迎的產品,158.75mm半片+MBB組件可以有效推動度電成本降低,助力更多的平價和競價項目順利落成,推動光伏在電力系統中發揮日益重要的作用。 
 

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