深度研究：高效组件技术如何降低度电成本

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2双玻单面组件

各项性能优，适用范围广

双玻组件由两块钢化玻璃、EVA胶膜和太阳能电池片经过层压机高温层压组成复合层。它包括由上至下依次设置的钢化玻璃层、材料层（PVB、PO、EVA或离子聚合物）、单晶或多晶电池组层、材料层、钢化玻璃层。

各项性能均改善，适用范围显著扩大。由于双玻组件采用双玻璃压制而成，其耐候性、发电效率都优于传统组件，尤其是对于分布在湿度较高、酸雨或盐雾较大地区的光伏电站、农业大棚光伏电站、大风沙地区光伏电站，双玻组件优势更加显著：

透水率为零，衰减率、效率、寿命同步优化。单玻组件的背板材料是一种有机材料，水汽可以穿透背板导致EVA树脂快速降解，其分解产物含醋酸，醋酸会腐蚀光伏电池上的银栅线、汇流带等，使组件的发电效率逐年下降。而玻璃的零透水率使组件的电量损耗减少，发电效率提升，衰减率下降约0.2个百分点，寿命延长5年达到30年左右。

机械性能良好，发电稳定可靠。玻璃的耐磨性、绝缘性、防水性以及承载力都优于背板，减少组件局部隐裂等问题，使组件发电更稳定可靠。此外，双玻组件的防火等级由传统组件的C级升到A级，防火性能显著提高。

热容量大，减少热斑效应。双玻组件自身的热容量较大，与普通组件相比其温升速率较小，更不易受冷热冲击的影响。且玻璃与背板的热扩散系数相差7倍以上，采用双玻组件可以很好地解决组件散热问题，减少热斑损伤。

无铝框设计，有效解决PID。双玻组件采用无框设计，没有铝框便无法建立导致PID发生的电场，大大降低了发生PID衰减的可能性。

衰减低寿命长，发电量增幅超20%

双玻组件凭借更低衰减率可使发电量增长3%左右，但玻璃替代背板后透光量增加带来功率损失，因此双玻组件综合发电量增益约1%：

增益：低衰减率贡献发电量增幅3%。由于双玻组件的衰减率比单玻组件降低约0.2个百分点，相同发电条件下，双玻组件的发电量较之传统组件会提高3%。

损失：透光量增加，损失功率2%。由于EVA胶膜是透明的，没有白色的背板反射电池片间的漏光，使得在电池中产生光电效应的光量因透光较高而降低，组件会有至少2%以上的功率损失。而使用白色EVA做后侧的封装材料会出现白色EVA溢胶遮挡电池片的现象，无法完美解决功率损耗问题。此外，双玻组件的封边方式会影响抗水器的功能，失去铝框保护后对风压的耐受度也会受到一定影响。

量产难度低，组件成本基本无增加

由于双玻组件的特殊结构和材料组合，在生产过程中需要对现有生产线进行简单改造，并对现有生产工艺中的一些环节加强管控。虽然双玻组件可采取无金属边框设计，但无铝框双玻组件稳定性较差，易损毁。双玻组件成本有常规组件基本持平。

投资：采购专业层叠设备。层叠工序中，由于玻璃厚度减为2.5mm后刚性较差，玻璃搬运、翻转都需要采购设备来完成；

投资：层压机改造。层压工序中，传统下层加热层压机会令层压时间延长，使产能和生产效率降低，因此必须对现有的层压机进行改造。

成本增加：玻璃替代背板，成本增加0.027元/W。背板均价15元/㎡，光伏玻璃均价20元/㎡，按60片电池组件尺寸1650mm*992mm、组件功率300MW测算，增加组件成本约0.027元/W。

降本：无金属边框设计，降低组件成本约0.05元/W。双玻组件可采用无金属边框设计，免接地，安装更快捷，节省人力成本，有效降低度电成本；使用过程中减少边缘积灰，降低日常维护保养成本。铝框成本占组件非硅成本的21%，而组件非硅成本占总成本33%，因此铝框大约占总成本的7%。初步估算，无框设计使双玻组件的非硅成本下降约$0.05/W。但无铝框组件易损毁。

降本：适配1500V系统，降低组件成本约0.2元/W。在硬件配置上，双玻组件能满足1500V系统电压设计，与1000V系统相比，因为串数减少，直流端线损也更少，可将发电效率提升0.2%。此外，1500V对应的逆变器扩容至2MW，大容量逆变器价格比普通逆变器略低，可以使初始成本减少约0.2元/W。

3双面电池组件

红外光可穿透降低工作温度，双面受光可垂直安装

双面电池背面采用铝浆印刷与正面类似的细栅格，背面由全铝层覆盖改为局部铝层。背面的入射光可由未被Al层遮挡的区域进入电池，实现双面光电转换功能，相当于增加了电池受光面积, 从而增加发电量。与单面双玻组件类似，双面发电组件背面也采用玻璃或透明背板进行封装，优化组件性能的同时增加背面透光量。

与单面双玻组件相比，双面双玻组件在零透水率、优良机械性能、少热斑损伤、低PID概率等优势的基础上，性能与适用性进一步加强：

工作温度低，降低功率损失。温度会对太阳能晶硅电池的开路电压、短路电流、峰值功率等参数产生影响，温度升高1℃，峰值功率损失0.35% ~ 0.45%。双面电池的背面是高透光的SiNx材料，红外光线可以穿透电池，不被电池吸收，正常工作下的温度较常规组件低5~9℃，减少功率损失。

可垂直安装，适用范围增广。在理想的安装倾角、距地高度以及地面反射率下，双面发电组件能够充分利用环境中的反射光和散射光发电。因此，除传统安装方式外，双面发电组件还可以垂直安装，适用于围栏、太阳能幕墙、高速公路隔音墙、采光型农业大棚等场合。

双面发电，发电量增益5%~30%

系统层面，发电量增益5%~30%。双面电站系统的性能主要受系统设计及安装环境的影响。在同等标称峰值功率、安装地点的情况下，双面发电组件发电量增益15%~20%；增加组件高度及地面反照率后增益可达30%；使用斜单轴或追踪设备后增益甚至可达50%以上。

电池背面效率略低于正面，背面透光导致正面效率略降：由于激光开孔点仍然需要栅格来疏导光生电流，故电池背面大部分区域仍覆盖了Al/Ag浆，且铝栅格导电性不如银栅格，故铝栅线较宽，背面覆盖率高达30%~40%，因此背面可吸收光线的区域有限，转化效率（10%~15%）明显低于正面（20%以上）。同时，由于背面由全Al层改为局部覆盖，透光量增加，电池正面效率可能会下降0.2-0.5%。

发电增益受反射背景、组件朝向、安装角度、离地高度的影响：双面发电组件安装角度可从0°到90°，角度越大较常规组件发电量增益越多；配合跟踪轴等追踪设备后发电量增加显著；背景颜色越浅，背景反射率越高，发电量提升越多；离地高度越高，组件与地面之间的空间越大，则组件背面可接收的周围反射面越大，发电量越多。

量产无难度，产线改造几乎“免费”

应用双面发电技术需要在电池、组件及系统层面均作出相应调整。综合来看，产线改造简单、量产难度低、电池与组件端几乎都没有成本的增加：

1）电池层面，单面转双面所需额外投入几乎可以忽略不计：可量产电池结构包括HJT、PERT、PERC。IBC电池具备双面性但尚未实现量产。

p-PERC双面电池：几乎免费的双面发电红利。p-PERC技术路线是双面技术中最热门的选项。工艺方面，PERC产线转入双面结构只需将全铝背场改为局部铝背场，把背面铝浆全覆盖改为用铝浆在背面印刷与正面类似的细栅格，并对钝化膜中的氮化硅膜层及激光开孔部分做一些优化。设备方面，需提高背面电极栅格印刷设备及激光设备的精度。发电增益方面，p-PERC双面因子仅60%-80%，略低于其他技术路线，主要是因为铝栅格导电性不如银栅格，故背面栅线较宽，覆盖率高达30%-40%，但铝浆价格远低于银浆，可有效控制成本。成本增加方面，改造难度低，产线更新只需2个月左右，成本增加仅2 cent/W，与其他电池技术所需的升级相比几乎可以忽略不计。产能方面，基本每家PERC电池或组件厂商都在评估或投入双面技术，目前具备p-PERC双面电池组件产能的企业主要包括晶澳、隆基、天合光能、SolarWorld等。

n-PERT双面电池：成本与发电量同时增加。工艺方面，与PERC相比，PERT不需要氧化铝及激光处理，但多了一道背面硼扩散工序，形成背表面全覆盖，以降低电池的背面接触电阻和复合速率，其成本与氧化铝类似。扩散方式包括常规扩散、低压扩散和共扩散。成本方面，n-PERT电池与晶硅无关的部分成本与p-PERC基本相同，但N型硅片价格较P型高出约10%，且n-PERT双面电池涉及两次结节，银浆消耗量也近乎翻倍，故其制造成本也比p-PERC高出近20%。发电增益方面，由于银栅线导电能力强，印刷宽度较铝栅线更窄，故背面电极遮盖率显著降低，因此双面因子超过90%，发电量增益显著提高。产能方面，生产企业较多，包括中来、英利、天合、林洋等。

其他技术路线：HJT生产工艺已不同于常规晶硅电池技术，需薄膜技术支持，所需设备也大不相同；p-PERT作为p-PERC的替代方案，推广范围及产能均不大；n-PERC尚处在研究中，目前无厂家量产。

2）组件层面，成本基本无增加。双面组件相对常规组件改动不大，主要为背板材料更换为玻璃或透明背板。此外，接线盒设计改进、交联方案及串焊机优化可使效益最大化，功率检测及标称标准化有利于双面组件推广：

双玻结构，寿命延长提高玻璃价格容忍度：双玻组件质保30年，寿命的延长可摊薄背面玻璃成本，使组件对玻璃价格的容忍度略高于透明背板，且目前薄玻璃价格走低。短板是重量比较重。

透明背板，产线无需改动但透光率较低：与玻璃相比，透明背板重量减轻，散热较好，适用于高温地区，且几乎不需改动原有产线。但透明背板透光率（80%~90%）低于玻璃（90%以上），且在恶劣环境中，有机材料背板长期使用会导致透明度因老化而降低，进而影响发电。此外，虽然透明背板价格与2.5mm半钢化玻璃类似，但考虑铝框后成本略高于双玻。

性能及推广优化的其他措施：交联环节串焊机需针对电池的加温及冷却稍加优化；优化接线盒设计，移到边角位置以减少组件遮挡；双面发电组件优势难量化，需设置明确的功率检测及标称标准。目前，用于双面装置的IEC标准已进入审核阶段，预计2018年内即将发布，与目前组件售价与峰值功率挂钩的体系不同，双面组件售价或将与度电指标挂钩。

4半片电池组件

电流减半降低工作温度，特殊串并结构减少遮挡损失

半片电池技术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电池片(156mmx156mm)切成相同的两个半片电池片(156x78mm)后进行焊接串联。为了与整片电池构成的组件在电气参数上一致，应在组件内部进行电池片的串并联。一种可能的连接方式为：每20片半片串联，与另外一串20个半片并联，再整体与第二个这种并联体串联，再与第三串串联，仍旧使用三个旁路二极管。

由于太阳能晶硅电池电压与面积无关，而功率与面积成正比，因此半片电池与整片电池相比电压不变，功率减半，电流减半。

兼顾支架与土地利用率的同时，减少遮挡造成的发电量损失。常规光伏组件安装在光伏电站上进行组件阵列排布时，通常有纵向排布与横向排布两种方式。纵向排布组件的优点是安装方便、支架利用率高、占地面积较小，缺点是在早晚阴影、灰尘、水渍、积雪等造成遮挡时，纵向排布的组件发电量损失比横向组件更多。半片组件凭借其特殊的并串结构，可以使组件在纵向排布提高支架与土地利用率的同时减少阴影遮挡造成的发电量损失。

工作温度下降，热斑几率降低。由于减少了内部电流和内损耗，组件及接线盒的工作温度下降，热斑几率及整个组件的损毁风险也大大降低。在组件户外工作状态下，半片组件自身温度比常规整片组件温度低1.6℃左右。晶科能源半片组件的热斑温度比同版型整片电池组件的温度低约25℃，可有效降低组件的热斑损伤。