深度研究：高效组件技术如何降低度电成本

电阻损耗减少75%，功率增加5~10W

电流减半，电阻损耗降低，功率提升5~10W。将电池片切半进行焊接串联，使得其电流降为原来的1/2，因此其电阻损耗就下降到原来的25%（P=I2R）。得益于损耗功率的降低，填充因子与转换效率有所提升，比同版型120片组件功率提升5-10W(+2%~4%)甚至更高。

工作温度低，减少温升带来的功率损耗。半片组件户外工作温度比常规组件低1.6℃左右，按照组件功率温度系数-0.42%/℃计算，同等条件下半片组件比整片组件功率输出高0.672%（按普通组件功率280W的估算，功率提高1.88W）。

量产难度不大，组件端成本微增

与多主栅及叠片电池等组件技术相比，半片组件技术较容易控制，制作工序上需增加电池切片环节、串焊需求加倍，其中串焊过程与常规电池基本相同，切半环节有许多供应商提供解决方案：

激光切划+机械切割。这个工艺需要用激光对电池进行切划，然后用机械手段将电池切割成两片。能提供实现该工艺的工具的代表厂商包括德国的Innolas和英国的ASM。

热激光分离。这种工艺使用激光沿着过中间点的细线加热电池，然后迅速冷却该区域，使电池在热张力的作用下裂开。该工艺的提供者表示这种方法能在切口处实现更高质量的电池边缘。提供热激光分离工具的厂商有3D Micromac。

目前电池厂商尚未直接生产半电池，故电池厂商成本基本无变化，成本增加主要由组件厂商承担。半片电池组件与常规组件相同，均采用钢化玻璃、EVA和TPE(TPT、EPE)背板等材料进行封装，但电池的切片、辅料、人工、折旧等费用略有增加，组件端成本微增：

外观缺陷电池可再利用，但电池片损耗、组件残次品率升高。由于半片电池将常规电池切半后使用，故外观受损范围较小的缺陷电池可实现再利用。然而晶体硅电池十分脆弱，切半过程增加电池片损毁；半片电池在组件中的串联过程也更加复杂、精细化、接头更多，电池破裂的概率增加。不过，半切电池成品率约95%，领先的半切公司如REC及阿特斯阳光电力甚至可做到更高，目前串焊工艺也较为成熟，故此项导致的成本增幅并不大。

增加组件厂商电池切割成本：由于电池厂商尚未直接生产半电池，故电池切割的成本、切割过程中电池片的损毁需要组件厂商承担。

串焊设备需求与工时加倍。半片组件只需在串焊前将标准电池片对半切开，全程全自动裂片与传输，在组件生产环节，对串焊机稍加改造即可实现大规模量产。但是由于电池片数量增加一倍，故同等产能半片组件串焊机设备需求增加一倍，电池串联焊接的时间也加倍。

采用三分体接线盒。由于层叠时焊接接头的数量增多，为增加组件发电可靠性采取分体接线盒设计，常规组件的1个接线盒变为三分体接线盒。

5多主栅电池组件

技术逐渐成熟，组件可靠性提升

从金属电极遮挡电池减少有效受光面积，以及栅线材料银价格较高的角度考虑，栅线应越细越好。然而，栅线越细、导电横截面积越小、电阻损失越大。此外，组件内电池片之间由焊带与主栅相连，栅线的改动还涉及焊接工艺变化，因此栅线的设计需要在遮光、导电性及成本之间取得平衡。

近年来，随着硅片尺寸变大、网印技术改进、硅片成本下降导致正极银浆成本占比增加，多主栅技术难度越来越小而性价比日渐提升，多主栅(Multi-Busbar，MBB)甚至无主栅电池的市占率逐步提升，2017年起部分大厂开始推出多主栅电池片，预计未来将逐步成为主流。

组件可靠性提升。由于栅线密度增大，间隔小，即使电池片出现隐裂、碎片，多主栅电池功损率也会减少，仍能继续保持较好的发电表现。同时，焊接后焊带在电池片上的分布更为均匀，分散了电池片封装应力，从而提升了电池片的机械性能。

降电极电阻与遮挡，组件功率提升5-10W

多主栅电池片大多采用9/12条栅线设计，增加了栅线对电流的收集能力，同时有效地降低了组件工作温度，提高组件长期发电性能，组件效率可提高2.5%，功率可提升5-10W：

电池内栅线密化，电阻损耗降低。虽然电极变细使串联电阻提高，但多主栅技术通过增加栅线的数量，将栅线密化，减小了发射区横向电阻；通过增加栅线横截面积（减小栅线宽度，增加栅线高度），减小了导线电阻。每条主栅线承载的电流变少，电流在细栅上的路径变短，功率损耗得到有效降低。

有效受光面积增大。更细更窄的主栅设计有效地减少了遮光面积，有效受光面积增大。多主栅电池与5BB电池相比遮光面积大约减少3%。

圆形焊带的二次光反射效应增加电池光的吸收利用率。使用传统扁平/方型焊带时，焊带上方的入射光基本被反射损失掉，而圆形焊带上方的入射光经过玻璃二次反射可被电池片有效吸收利用，从而提高光生载流子的收集率。

量产难度稍高，银浆消耗量减少成本下降

与传统光伏电池片制造和组件封装相比，多主栅技术不需要额外的步骤就可以完成主栅电池/组件封装。其技术难点主要在于电池片分选、组件串焊、组件叠层三个方面，尤其是串焊过程中焊接对准和焊接牢度挑战较大。

电池串联为组件的过程中，需用焊带将一块电池片的主栅线与另一块电池片的背面焊接。主栅数量增加的同时，互联条宽度也需要做得更多、更细，焊接难度极大地增加，传统电池互联技术难以满足制作要求，需要有新的互联技术：

焊接法：最接近传统电池互联技术，在用设备升级改造即可实现。依然采用涂锡焊带在热焊接条件下实现电池片间的互联，焊带宽度下降到一定程度后截面制作为圆形。焊接法接近传统互联技术，在用设备升级改造即可用于多主栅组件生产。缺点在于良率可能降低，且高温过程导致其与异质结（HJT）电池技术、薄片技术不兼容。焊接法的代表厂商为Sch公司。

低温合金法：不需要印刷主栅，但成本较高。将18根甚至更多表面涂覆有低温合金的圆形铜线铺设于聚合物薄膜上，再和聚合物薄膜一起铺设于电池片上。表面低温合金会在层压过程中融化，并将电池片与金属线互联。虽然该技术不需印刷主栅，节省了银浆成本，但由于引入高价低温合金材料及聚合物薄膜等配套封装材料，制造成本相对较高。典型代表为MeryerBurger公司的SmartWire技术。

导电胶法：扁平状互联条遮光面积大，技术成熟度差。先将导电胶膜裁成条状并贴在电池片两面对应主栅的位置，再将互联条置于导电胶膜上，并通过约200℃的热层压过程将互联条和电池片层压在一起。导电胶的上胶方式包括胶膜、印刷、点胶到电池片或涂在互联条上，各类方式的制程温度都比较低，可以和HJT及薄片技术兼容。缺点在于导电胶对接触面积要求较高，互联条需为扁平状/长方形，遮光面积较大且允许的主栅数量有限。典型代表为Hitachi公司的CF技术。

预制互联网格法：采用弹性的金属网格代替传统的互联条。特指GTAT的Merlin技术。采用弹性金属网格代替条形互联条。金属网采用铜线汇流，浮动连接线维持金属网形状，与电池片互联方式包括热焊接、低温合金连接或导电胶连接。

电池成本：银浆消耗下降，但需要新的网版。由于多主栅电池经过重新设计，栅线数量增多，密度增大，因此需要更换新的工艺与装置。在电池制造环节，对成本的影响主要来自银浆消耗量以及新装置的采购与调整。

银浆消耗下降，带动电池片每片成本节省0.24元。由于栅线变细，电极银浆消耗量下降，12BB相比5BB银浆消耗至少可节省30%以上。目前，5BB电池片正银耗量约为110mg/片，12BB正银耗量约为70mg/片，仅在银浆环节，多主栅电池片每片成本即可节省0.24元，直接带动电池成本的下降。按每片电池4.5W估算降本幅度0.5元/W。

栅线宽度受制于网印工艺，需要新的网版。多主栅技术在电池制造环节依然采用丝网印刷工艺，但由于栅线的宽度受制于网印的工艺，因此需要新的网版。

组件层面：需搭配自动汇流焊接设备。在组件制作环节，多主栅技术基本上不需要增加额外的步骤就可以完成组件封装，但由于栅线焊点太多，手动焊接效率太慢，因此多主栅组件生产必须要搭配自动汇流焊接设备，以满足产能需求。叠层操作环节需要将电池串被放置在玻璃上，除此之外，使用15Cu线进行电池串互连及后续组件层压时，不需要对现有工艺进行大幅修改，也不会产生额外费用。

6叠片电池组件

采用无主栅设计，电池交叠互联无焊带

叠片电池组件技术将电池片切割为4-5份小片，再将电池正反表面的边缘区域制备成主栅，然后使前一片电池的前表面边缘与下一片电池的背表面边缘互联。这样的设计使得电池片以更加紧密的方式互相连接，电池间缝隙降到最低，边缘甚至稍微重叠。叠片组件技术采用整体无主栅设计，通过一种类似导电胶的方式将电池以串并联结构紧密排布，省去了焊带焊接。

叠片技术采用无主栅设计，降内耗提功率的同时大幅度降低了反向电流对组件产生热斑效应的影响，提高了组件的机械性能。

解决热斑问题，抗裂能力增强。由于叠片组件独特的排列方式，降低了焊带电阻对组件功率的影响，保证了组件封装过程中的最小功率损失，降低了反向电流对于组件产生热斑效应的影响。叠瓦组件特有的柔性连接，可以最大程度地减少由于组件运输与现场安装可能带来的电池片隐裂，控制隐裂延展

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。

可放电池片数量增加13%，组件功率可提升15-20W

叠片技术通过交叠电池小片，实现无电池片间距，在同样面积下可以放置更多的电池片，从而有效扩大了电池片受光面积，发电增益可达18.5%，组件效率可提升到18.81%，远高于半片、多主栅等组件技术：

密度大，省空间，同版型组件可放置电池片数量增加13%。2017年主流的叠瓦版型是将1片常规尺寸的电池片（156mm边长）切成5小片，34小片串联成为一串，2串串联后再并联形成一个组件。组件中，电池片总面积相当于68片156mm×156mm电池，组件面积相当于60片156mm×156mm电池的版型，其尺寸为1623mm×1048mm×40mm，即同版型组件中电池片数量增加13.3%。

采用无主栅设计，减少金属栅线遮光面积。叠片电池的无主栅设计减少了金属栅线遮光面积，提高组件输出功率。

串并结构减少内阻，降低遮光影响。叠片组件特殊的串并结构降低了组件内阻与内部功耗。并联电路设计使叠瓦组件功率下降与阴影遮蔽面积呈线性关系，与其它常规组件相比在部分遮光的条件下表现更好。

量产难度较大，改变了传统的组件焊接技术

叠瓦组件的导入大幅度地改变了传统的组件焊接技术，使得量产难度增大。主要包括四个方面的改进：电池片电极设计的改进；激光切片以及切片后的测试与分选；小片点胶焊接；导电胶代替金属焊带。

电极设计：无主栅设计使得小片的测试与分选较为困难。小片电池的边缘成为主栅位置，为该种小片的测试与分选带来了困难。目前国内绝大多数企业切片后不再进行分选。虽然整片进行了分选，但是整片内的效率不均匀性也会造成小片的功率差，为后续的组件封装带来功率下降的风险，这种情况对多晶硅电池片尤其明显。

激光切片：切片问题会影响组件的收益率。激光切片虽然已经是十分成熟的技术，但是激光切片所造成的边缘损伤、边缘短路、碎片等仍旧是十分重要的，影响着这种组件的收益率，对多晶组件尤为明显。

焊接技术：需加入特有的叠瓦流程。硅片叠焊的工艺包括：切片—涂胶—叠片—固化—汇流条焊接—排版—覆膜—层压，加入了特有的叠瓦流程，需采购专用的全自动叠瓦串焊机，使得单位面积下可以叠放更多的太阳能电池片。此外，电池片之间必须紧密连接，电池在生产过程中要非常平整，组件封装有一定的难度，需要采用新设备和材料。

导电胶：电池片生产的关键材料，完美替代品尚未出现。叠片技术采用无焊带设计，焊接材料包括导电胶、导电胶膜。导电胶膜具有更高的玻璃转化点（Tg），降低了因组件温度变化而带来的应力变化。导电胶的Tg低得多，长期使用后可靠性下降，但其金属含量比导电胶膜高很多。综合来看导电胶略胜一筹，但目前尚未找到完美的叠瓦焊接材料的解决方案。

导电胶固化温度不能过高，相当于层压温度（150℃以下），故只能使用低温导电银浆。其中，60~80%wt的导电粒子提供导电特性，20~40%wt的聚合物基体提供导电粒子的载体、固化方式、粘接强度、耐老化特性等。导电粒子一般为银离子，有机硅是比较全面的一种聚合物基体，其他聚合物基体还包括：丙烯酸脂体系；环氧体系；有机氟体系。此外，涂胶方式分为丝网印刷、螺杆点胶、喷射点胶。

成本方面，由于叠片组件改变了传统的焊接技术，在生产过程中需要采购额外的串焊设备，增加了生产成本。但是叠片组件在分选环节大大减少了生产时间和成本；叠片组件舍弃了传统的焊带技术，大幅节省了BOM成本。叠片技术适用于超薄电池片（100~120um），未来可有效节约硅成本。