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2020年10月23日,在由北极星电力网与北极星太阳能光伏网在北京举办的“第二届光伏新时代论坛”上,晶澳太阳能科技股份有限公司产品技术经理孙杰带来专题报告:《高功率光伏组件及其应用技术》,全面解析了当前技术条件下,高功率光伏组件的现状及优势。
优质、高效、低成本的光伏组件会有效降低光伏项目的度电成成本
光伏发电技术作为新能源发电技术的一种重要应用形式,近年来取得了飞速的发展,在全球范围内光伏装机从2014年的3.7GW增至2019年的651GW,国内,截止2019年光伏装机容量204GW左右。
根据彭博新能源财经预测的数据,未来两年保守估计全球装机量会在130—140GW之间,乐观估计会到170—180GW,IRENA的预测数据是到2050年全球的光装机量会达到8千多个GW,平摊到未来30年则每年在250GW以上。
为什么光伏装机会有如此大的潜力呢?除了环保效益以外,度电成本的推动也是必不可少的。
优质、高效、低成本的光伏组件会有效降低光伏发电项目的度电成成本。
组件技术的发展趋势
PERC电池是目前最主流的高效电池产品,市场占有率超过65%,未来3—5年乃至更长时间将会一直占据主导地位。光电转换效率目前在22.5%—23%之间。
TOPCon电池和HIT电池是两类N型电池技术,是未来最有可能形成量产的高效电池技术,目前正在处于产业链验证阶段。
IBC电池是另外一类高效N型电池,但由于工艺比较复杂,量产的前景并不是很看好。
HBC电池结合了HIT和IBC电池的优势,但是同样由于电池工艺十分复杂,量产并不看好。
大版型组件和高密度组件,目前集成了大尺寸的硅片,包括182、210,未来可能还有更大尺寸的硅片技术,高密度组件技术包括叠瓦、叠焊、拼片和板块互联等。
长寿命组件,目前可以采用低衰减的电池技术,还可以优化封装质量。
功能性组件,有BIPV组件,其实我更乐意称它为光伏构建,是我们建筑的一个功能材料。
柔性组件,可以采用我们讲到的ETFE和FRP玻璃钢纤维进行封装的产品,一些差异化的公司已经有了成熟的解决方案,质量比较轻,还有一定的柔性。
无论组件将来如何发展,高功率都会是产品一个核心的指标。领先的组件功率2009年可以达到290W,到了2019年可以达到410W,期间经历了电池技术的迭代、电池工艺的改进、组件原材料的优化、组件版型的优化,其中最重要的一个节点是2015年PERC产品的大规模应用。
硅片尺寸变大之后就会使单位机台产能大幅提升,从而降低我们的成本,但并不是硅片的尺寸越大越好,我们要综合考虑产业链的配套、生产良率、可靠性等,取一个平衡。
从400W到500W,硅片的一体化成本我们降低了2%、电池的一体化成本降低了10%、组件的成本降低了13%。
目前500W+的技术方案大概有几种,其中一种是182硅片的6×12版型的技术,还有其他的一些技术,我们综合考虑了尺寸和现有产品的跨度,包括设备工艺、辅材的成熟度,以及产线的升级难度,现阶段产品的良率等,我们晶澳确定了182硅片6×12版型作为我们未来1—2年甚至更长时间的主打产品。
晶澳定义为DeepBlue 3.0产品,组件的量产功率可以达到545W,这个月的17日晶澳第一批产品已经出货了。
晶澳545W产品的性能特点和优势。
晶澳DeepBlue 3.0产品集成了PERCIUM的电池技术,采用了182尺寸的硅片,采用了多主栅技术和半片技术。
新一代的PERCIUM的电池技术,具有更好的长波段光谱响应,更优的低辐照特性。目前最新一代PERCIUM电池相较于上一代PERCIUM电池发电量提升了2%—3%左右。晶澳是全球首家高效电池全面采用掺镓技术的厂家。
多主柵技术,不仅可以有效降低电阻的损耗,还可以有效降低电池的隐裂和断柵对组件性能的影响,相比于常规的扁平焊带、圆形焊带提升了光学的利用率,有效提升了组件的功率,同时IAM的特性也是相对较优的,更多的组串设计使用了更小直径的焊带,可以提升组件的可靠性。
半片技术,相比于全片技术也更易于减少内阻损失,组件功率可以提升5—10W。组件的热斑相比于整片电池组件低10—20摄氏度。在一个典型大雪后的晴天,半片电池组件的发电量要比全片电池组件高47%左右。
而在组件端,DeepBlue 3.0采用了Ultra-T系列的玻璃,不仅增强了光线的透光率,同时也提升产品的可靠性能。
激光切片工艺上,我们进行了进一步的调整,降低了激光的损伤,产品的可靠性得到提升,同时我们采用了自己创新的导轨边框设计,安装更加便捷,载荷能力更加强。
LCOE是评估光伏项目的核心指标,相比410W组件我们540W的DeepBlue 3.0产品在LCOE端降低了7%—9%左右。温度参数0.35%/摄氏度,弱光响应98.5%,单玻尺寸2279mm×1134mm,单玻质保2%/0.55%。
小结:立足当前,展望600W+
做一个小结,未来的5年甚至更长时间,P型单晶产品将会作为一个主导产品,电池端PERC电池将会占有比较大的市场占有率。组件端更高功率、更高效率的产品肯定是未来的发展方向,目前有两条技术路线,第一种是高电压、低电流的产品,包括182硅片的78版型1/2切片技术和210硅片的60版型1/3切片技术,第二种是高电流、低电压产品,包括210硅片的60版型的1/2切片技术。
我们对不同电流大小的产品做了研究,从实测的数据中可以看到,大电流的组件会导致更高的组件温度,组件温度的升高会带来热斑的风险以及材料老化的风险,未来的大尺寸组件我们要重点关注:如何降低组件在户外工作时电阻的损耗,如何降低组件在户外工作的工作温度,如何提升光电的转换效率。
我们对三类产品做了Pvsyst的模拟,210的单片发电量是最高的,主要得益于比较低的组件电流,综合考虑性能和成本,182产品78版型1/2片技术度电成本是最低的。对于大功率组件晶澳目前也在做积极的验证,无论从原材料的供应、产品的设计、生产,还有应用都希望得到产业链的协同合作、共同创新。
立足当前展望600W+,是现在、亦是未来。
谢谢大家!
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