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“双面PERC技术延续了PERC技术的高效率和高发电能力,叠加背面发电,是实现平价上网的必备技术。”隆基乐叶光伏科技有限公司产品总监李绍唐博士在“PAT2019年爱光伏一生一世,十年特许权,阳光平价路——光伏先进技术研讨会”发表了重要讲话。北极星太阳能光伏网、一起光伏APP对大会进行全程直播。
隆基乐叶光伏科技有限公司产品总监李绍唐博士主题分享《实现平价的组件技术及技术发展路线》
隆基乐叶光伏科技有限公司产品总监李绍唐博士
以下为发言实录:
李绍唐:各位专家,大家下午好!很荣幸来到这个会议,我来分享一下对高效组件的看法。
报告分为三个部分:一,双面PERC电池与应用前景;二,双面PERC组件发电原理与实证;三,组件端的技术叠加与性能优势。
一、双面PERC电池
PERC电池结构最早由ISFH研究所报道,背面使用低成本的铝栅线且没有背部扩散工艺。这是2018特定结构太阳电池中国最好效率-Version2,今年我们会用新的机构打破原来的水平。隆基PERC组件于2019年获得组件户外证实单面组第一名,证明了这种PERC技术发展非常好。户外优秀发展能力,也在PV magazine test的众多组件当中,隆基PERC组件的发电量大幅领先于其他产品。在这个实证当中,我们可以看到隆基PERC处于非常好的发电状态,右边的图,把隆基双面组件加进来,发电能力更好一些,主要解决大家对PERC组件和PERC双面组件的突破。
下面讲双面PERC组件的衰减情况,从2017年9月到2018年8月,一年的周期,在这一年当中,我们17块双面组件衰减平均是在0.55%,双面率仍然在75%以上的水平,也就是2018年有部分炒作的情况,对热温衰减过度炒作,核心上我们是把传统的光衰解决,控制光衰,控制LID、PID性能。
在工作温度方面,不是通常认为的双面组件温度更高,它背面没有铝背面极,综合两种正负效率来看,测试结果,双面组件率温度和单面组件率温度相当,甚至更低。双面组件的测试标准是CQC1609-2018发布的标准,通常选取正电10%不到的水平来作为扁平值。这里是双面组件的全球应用,可以看到这个组件是普世的技术。
双面PERC技术的市场前景,单晶PERC组件在2020年将占市场份额的53%,右边是我们隆基根据用户的实际采购情况,所采集到的工作产品占比,可以看到PERC双面,包括半片和整片,总共占比达到了40%以上,非常可观,单面PERC占比也达到了40%。双面PERC电池占比提升,一方面是双面组件提升,另外一方面,双面PERC电池也可以用到单面组件,预期未来大部分单面组件也是用双面电池组装。
双面组件可以利用正面直射散射光,影响组件发电功率,还有具体辐照条件,包括阵列间距。这里是很多典型的地表环境下的地表反射率,双面组件仍然是一个可以通用于这些场合的产品,在高反射的条件下会有更好的效果,尤其在黄沙地上,所以我们跟客户合作的一些电站,把黄沙和白沙应用起来,加强地表反射,案例我们在后面也会进行详细的分享。
这里提到PVsyst模拟效果,对我们容配比的设计,包括功率预测,都有一个很好的作用。
这里给出了ASTME的测试标准,通常我们认为反射率是一个范围,无论是草地、土地,或者地表的潮湿程度、颜色,都会影响到实际反射率。所以对于这么大的投资,我们还是在双面组件实际投入之前进行实地的考察,很简单,在直径大于4m的均匀平整地表使用背靠背的两个辐照测试仪进行测试。
这里是安装高度与位置的影响,我们建议组件离地高度至少在1m以上,甚至更高的水平,当然组件整个受光还是有所不同,在边远地方,离道路近的地方,没有干扰,受光会更好一点。
这里是给出了隆基积累的大量应用案例,在黑龙江大庆、哈密砾石地、库布齐的杀敌上,以及在印度、沙特等国家都做了实整,与我们的预期是一致的。
这里给出了具体的情况,也就是一天当中的增益情况,反射材料上获得20%的增益,这个增益非常平稳,但实际上有一个低谷的情况,我们的台州电站在冬天早晚遮挡比较明显,双面组件在早晚发电增益大的优势没有表现出来。而在夏季的话,早晨和傍晚持续时间又是相对长的,因此双面组件在夏季的增益又会高于在秋冬天增益。
这里是库布齐电站,很大功率的电站,这也是双面组件最早的应用案例之一。我们从2017年6月份就开始统计数据,这里摘录了2018年全年数据,里面涉及到跟踪质量,它需要全年的数据进行了解增益,我们可以看到,左边是实际的情况,我们获得24.25%的增益,单独跟踪的话,这里是9.3%的增益,两者相减的话,可以看出双面组件的增益大概在15%。沙地上,本身支架地表比较空旷,有一些额外增益。右边是但双面组件的模拟,周期性是夏季增益高,冬季增益低,双面组件趋势会相对小一些。双面组件夏季增益高,主要还是体现在早晨和傍晚。
接下来是水变电站,得到的增益也是和模拟结果是相当的,双面组件增益相对于常规单面PERC多发4.0%,再加上PERC组件的发电优势,因此相对常规单晶多发电7.1%。
最后谈一下组件端的技术叠加与性能优势,半片组件的应该优势:半片技术已经代替整片技术,成为常规技术了,隆基现也已经把半片组件作为标准产品,新接定单都是力争让客户接受半片,整片在今年年底完全退市。它的好处是在竖装状态下,在阵列阴影阻挡时保持一半输出。组件受光不匀时,发电量较整片组件更高。推而广之的话,对于双面组件,背面受光不匀的情况下,也有这样的优势,在这个情况下,对电池模拟的话,整片双面组件发展增益是10.78%,双面变成了11.58%,提升了0.8%的发电增益,效果是非常可观的。
从去年半片组件开始,客户就对二极管有疑惑,我们做了测试,小面积遮挡时半片组件二极管可正常启动,启动需要的遮挡面积甚至低于整片组件。半片组件热斑温度比整片组件低10-20度,通常可以防止热斑,半片组件抗热斑的优势有显现出来了。这里给出了半片组件在不同电池遮挡面积的情况下,它的热斑温度,可以看到无论是半片还是整片,最高的热高温度大概发生在10%和15%的全面电池情况下,我们做了一系列的对照试验,都发现半片组件温度比整片组件温度低10到20度,对于高分子材料的长期可靠性其实有很大的影响,如果因为高温发生一些老化,对组件肯定有影响。
这里给出的是高辐照、高温环境的发电表现,半片和整片大概在500-700辐照范围内,发电相等,高于这个辐照的话,半片辐照要低于整片。我们认为在三类地区,两者的发电量是差不多的,在一类地区,半片的发电优势会非常明确,半片组件节省热损耗的效应会更加明显。在我们辐照很好的地区,应该会取得类似的效果,也就是双面半片比双面整片多发电2.7%。
最后来看一下组件端的叠片技术,它将电池一分为五或者一分为六,用导电胶连接,无电池片间距,显著提高了受光量。不使用焊带且串联电流显著降低,降低电学损耗,叠片组件也对企业技术积累提出了很高要求。增加切片过程,颠覆了传统成串过程,对工艺精度要求高,需匹配合适的导电胶以满足可靠性测试要求。
从工艺过程来讲,切片的滞后的话,重点有一个点胶的过程,在切片之前点胶,在点胶之后印刷。后面是成串设计和排版,刚才讲了,设备方面有点胶和印刷两位方式,需要合理选择,使它通过通常的IAC两倍到三倍的设计。
叠片组件的优势在这里面做一个简要介绍:一是让热斑温度的可靠性更高,使用了导电胶的柔性连接,叠片组件抗热循环性能优于常规组件。二是发电能力提升,组件工作温度降低使得温升带来的发电损失减小。三是低BOS成本,组件效率达20%以上,电站的占地面积与人工成本显著减少。支架、电缆、第桩、汇流箱等设备成本显著降低。最后我提一个看法,电池工艺从原来125上升到156,大的变化之后,就是提到了,一方面是整个电池层面生产成本明显降低,另一方面是BOS成本降低,我希望有一个更大的升级,带来行业组件工艺的变化,这样就可以使规则有一个多年的稳定状态。
最后做一个总结,双面PERC技术延续了PERC技术的高效率和高发电能力,叠加背面发电,是实现平价上网的必备技术。隆基双面PERC组件有效解决光衰问题,应用案例丰富,可靠性历经实践与时间的检验,组件发电量可通过PVsyst模拟。组件端的半片与叠片技术与双面PERC技术相结合,提升组件功率的同时,还可带来发电量与可靠性的提高。这是我的报告,谢谢大家。
(发言为一起光伏APP根据速记整理,未经本人审核)
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