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先天性问题致命!高密度组件无缘未来

光伏电池组件  来源:索比光伏网  作者:光伏蓝  2020/7/7 8:17:51  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:本文介绍了高密度封装技术的原理,简要分析了封装损失的差异,同时介绍了组件成本的构成,以及对系统 BOS 成本的影响,从生产制造环节和组件应用环节分析高密度存在的问题。

摘要

从去年开始的硅片尺寸讨论持续到现在很是火热了一番,针对不同功率组件的平衡部件造 价测算数据五花八门,大型地面电站和分布式系统,平单轴和固定式对比等各种数据着实让人眼花缭乱。近期高密度封装技术又成为讨论的热点,笔者认为,这是行业过度竞争的必然,如同冷战时期的军备竞赛一样,华而不实的产品层出不穷,但作为制造业,技术路线需要冷静分析,一旦方向选错可能万劫不复。以下是笔者针对公布出来的数据做的测算,抛砖引玉,欢迎批评、指导。

01

几种常见高密度封装技术

1.1

叠焊组件

叠焊技术是指在常规 MBB 圆焊带基础上,在电池片互联位置通过圆焊带压扁处理,实现电池片类似叠瓦的排布;但由于其负片间距的特点,电池与电池拼接处无光利用,同时重叠部分的电池面积白白浪费掉也无法利用。经过测算,此技术的 CTM(电池到组件功 率)相比常规间距半片组件降低约 2.3%左右。以 72-cell 的 M10 产品为例,单块组件功率相比常规半片 MBB 组件至少降低 11W 以上。

230.png

1.2

拼片组件

拼片技术是电池片间采用扁平焊带焊接将组件的片距缩小至 0.5~0.8mm,缩小组件尺寸。同时,电池正面焊带采用三角焊带,可以增加直射光的利用,可以一定程度上减小功率损失。由于其电池片间隙缩小减少了片间光线的漫反射,所以组件 CTM 相比常规间距半片组件降低约 1%左右。以 72-cell 的 M10 产品为例,单块组件功率相比常规半片 MBB 组件至少降低 5W 左右。

另外,因为工艺和原材料等原因,焊带顶角的角度≤120°,所以只对直射光有用。组件厂家和实验室的太阳能模拟器的光源产生的大部分是直射光,因此三角焊带对组件的测试功率有利。但是组件户外使用时,很少(甚至是无)会有直射光的能量输入。因此三角焊带组件的发电性能会下降。举例说明,三角焊带组件功率标 540Wp,实际只相当于常规焊带535Wp 的发电表现,中高纬度的电站此差异尤其明显,采用平单轴设计这个差异也会更明显。

231.png

02

组件成本的影响

行业内主流的几家组件大厂的尺寸已公布,笔者在这里就不赘述对比了,有兴趣的可以做表格对比下,组件的单瓦材料成本(包含电池),与单块组件的功率成反比,与消耗材料成本成正比。组件的制程和工艺成本因技术不同都不一样,但是工艺越复杂,制程良率的控制难度越高,成本相应的也会有变化,因为制程数据保密,本文不作分析,只对比材料(含电池)的差异。

2.1

单面组件成本构成

与组件面积成本成正比的材料有:背板、EVA、前板玻璃;成本占比约为 22%。与组件边长成本成正比的材料有:硅胶、边框;成本占比约为 12%;与组件单块瓦数成本反比的材料有:电池片、接线盒、焊带、汇流条、其他;成本占比约为 66%。综上,高功率能够带来更多的材料的成本降低和组件成本的下降。

举例说明

同样都是 M10 的 72-cell 组件,采用常规半片技术的组件的 CTM 比采用叠焊技术的组件的 CTM 高 2.3%,即 M10 的常规半片组件的功率比叠焊组件的功率高 2.3%。通过测算两者的材料成本(含电池)差 0.84%左右,即采用 M10 的常规半片组件的主流功率比采用叠焊组件主流功率的材料成本(含电池)低 0.84%左右。

因为电池片面积的交叠,导致电池片损失是造成组件成本上升的主要因素;加上制程良率和其他材料的特殊设计等,组件的成本差异还会更大。从长远来看,电池片成本仍是组件成本的大头,叠焊技术很难在整体成本上实现逆转。

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2.2

双面组件成本构成

通过下面图表分析得到:

▲与组件面积成本成正比的材料有:背板玻璃、POE、前板玻璃;合计占比约为 26%。▲与组件边长成本成正比的材料有:硅胶、边框;合计占比约为 10%。

▲与组件单块瓦数成本反比的材料有:电池片、接线盒、焊带、汇流条、其他;合计成本占比约为 64%。

同样以M10 的 72-cell 组件为例,采用常规半片技术的组件的 CTM 比采用叠焊技术的组件的 CTM 高 2.3%,即 M10 的常规半片组件的功率比叠焊组件的功率高 2.3%。通过测算两者的材料成本(含电池)差 0.64%左右,即采用 M10 的常规半片组件的主流功率比采用叠焊组件主流功率的材料成本(含电池)低 0.64%左右。同样道理,因为电池片面积的交叠,导致电池片损失是造成组件成本上升的主要因素;加上制程良率和其他材料的特殊设计等,组件的成本差异还会更大。从长远来看,电池片成本仍是组件成本的大头,叠焊技术很难在整体成本上实现逆转。

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03

功率差异 BOS 的差异

3.1

采用组串逆变器系统设计

通过下面图表分析得到:BOS 中与组件数量成正比的项目有:支架、组串逆变器、安装费、直流线缆、部分交流线缆(逆变器到变压器),成本占比约为 61%;BOS 中与组件效率成反比的项目有:土地。成本占比约为 9%。综上,高功率组件能够带来更多的 BOS 的成本降低和系统造价的下降。

举例说明

同样都是 M10 的 72-cell 组件,采用常规半片技术的组件的 CTM 比采用叠焊技术的组件的 CTM 高 2.3%,即 M10 的常规半片组件的功率比叠焊组件的功率高 2.3%。通过测算两者的 BOS 成本差 1.3%左右,即采用 M10 的常规半片组件的主流功率比采用叠焊组件主流功率的 BOS 低 1.3%左右。

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3.2

采用集中式逆变器的系统设计

通过下面图表分析得到:

▲BOS 中与组件数量成正比的项目有:支架、逆变器、汇流箱、安装费、直流线缆,占比约为 58%。▲BOS 与组件效率反比的项目有:土地。占比约为 11%。

综上,高功率组件能够带来更多的 BOS 的成本降低和系统造价的下降。

同样以 M10 的 72-cell 组件为例,采用常规半片技术的组件的 CTM 比采用叠焊技术的组件的 CTM 高 2.3%,即 M10 的常规半片组件的功率比叠焊组件的功率高 2.3%,。通过测算两者的 BOS 成本差 1.3%左右,即采用 M10 的常规半片组件的主流功率比采用叠焊组件主流功率的 BOS 低 1.3%左右。

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04

结论

当前,光伏行业硅片尺寸多样化,组件封装技术也在做各种尝试和研发,组件封装技术进步的核心是要提高长期运行的可靠性、户外发电表现等;同时要兼顾降低组件单瓦成本,更重要的是降低系统造价和度电成本。通过测算,功率提升是降低组件成本和度电成本的最佳途径,大尺寸硅片是公认的行业发展方向无疑是基于此前提的结论。虽然高密度组件外观漂亮,吸引人眼球,但是存在致命的先天性问题,组件成本过高、功率低、制程难度高、良品率低,这个决定了此技术不会是未来方向,比如叠焊组件,M10 产品的单块功率比常规间距半片组件至少低 10Wp,组件成本本和 BOS 成本都不划算,这就决定了此产品只是小众,不能成为主流。

做技术不同于做文章,作文要曲,曲才能“曲径通幽”引人入胜;但是技术进步要求工艺实现起来更简单便捷、产品设计更简单、产品的最终成本更低;工艺制程简单才能保证更好的制程控制能力,产品简单才能保证可靠性,减少出问题的概率。


原标题:先天性问题致命!高密度组件无缘未来

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