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先天性問題致命!高密度組件無緣未來
日期:2020-07-07   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_zhuzhengmin 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:當(dāng)前,光伏行業(yè)硅片尺寸多樣化,組件封裝技術(shù)也在做各種嘗試和研發(fā),組件封裝技術(shù)進(jìn)步的核心是要提高長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性、戶外發(fā)電表現(xiàn)等,技術(shù)進(jìn)步要求工藝實(shí)現(xiàn)起來更簡(jiǎn)單便捷、產(chǎn)品設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、產(chǎn)品的最終成本更低,雖然高密度組件外觀漂亮,吸引人眼球,但是存在致命的先天性問題,組件成本過高、功率低、制程難度高、良品率低,這個(gè)決定了此技術(shù)不會(huì)是未來方向。

本文介紹了高密度封裝技術(shù)的原理,簡(jiǎn)要分析了封裝損失的差異,同時(shí)介紹了組件成本的構(gòu)成,以及對(duì)系統(tǒng) BOS 成本的影響,從生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)和組件應(yīng)用環(huán)節(jié)分析高密度存在的問題。

摘要


從去年開始的硅片尺寸討論持續(xù)到現(xiàn)在很是火熱了一番,針對(duì)不同功率組件的平衡部件造 價(jià)測(cè)算數(shù)據(jù)五花八門,大型地面電站和分布式系統(tǒng),平單軸和固定式對(duì)比等各種數(shù)據(jù)著實(shí)讓人眼花繚亂。近期高密度封裝技術(shù)又成為討論的熱點(diǎn),筆者認(rèn)為,這是行業(yè)過度競(jìng)爭(zhēng)的必然,如同冷戰(zhàn)時(shí)期的軍備競(jìng)賽一樣,華而不實(shí)的產(chǎn)品層出不窮,但作為制造業(yè),技術(shù)路線需要冷靜分析,一旦方向選錯(cuò)可能萬劫不復(fù)。以下是筆者針對(duì)公布出來的數(shù)據(jù)做的測(cè)算,拋磚引玉,歡迎批評(píng)、指導(dǎo)。

01

幾種常見高密度封裝技術(shù)

1.1

疊焊組件

疊焊技術(shù)是指在常規(guī) MBB 圓焊帶基礎(chǔ)上,在電池片互聯(lián)位置通過圓焊帶壓扁處理,實(shí)現(xiàn)電池片類似疊瓦的排布;但由于其負(fù)片間距的特點(diǎn),電池與電池拼接處無光利用,同時(shí)重疊部分的電池面積白白浪費(fèi)掉也無法利用。經(jīng)過測(cè)算,此技術(shù)的 CTM(電池到組件功 率)相比常規(guī)間距半片組件降低約 2.3%左右。以 72-cell 的 M10 產(chǎn)品為例,單塊組件功率相比常規(guī)半片 MBB 組件至少降低 11W 以上。

1.2

拼片組件

拼片技術(shù)是電池片間采用扁平焊帶焊接將組件的片距縮小至 0.5~0.8mm,縮小組件尺寸。同時(shí),電池正面焊帶采用三角焊帶,可以增加直射光的利用,可以一定程度上減小功率損失。由于其電池片間隙縮小減少了片間光線的漫反射,所以組件 CTM 相比常規(guī)間距半片組件降低約 1%左右。以 72-cell 的 M10 產(chǎn)品為例,單塊組件功率相比常規(guī)半片 MBB 組件至少降低 5W 左右。

另外,因?yàn)楣に嚭驮牧系仍?,焊帶頂角的角?le;120°,所以只對(duì)直射光有用。組件廠家和實(shí)驗(yàn)室的太陽能模擬器的光源產(chǎn)生的大部分是直射光,因此三角焊帶對(duì)組件的測(cè)試功率有利。但是組件戶外使用時(shí),很少(甚至是無)會(huì)有直射光的能量輸入。因此三角焊帶組件的發(fā)電性能會(huì)下降。舉例說明,三角焊帶組件功率標(biāo) 540Wp,實(shí)際只相當(dāng)于常規(guī)焊帶535Wp 的發(fā)電表現(xiàn),中高緯度的電站此差異尤其明顯,采用平單軸設(shè)計(jì)這個(gè)差異也會(huì)更明顯。
 

02

組件成本的影響


行業(yè)內(nèi)主流的幾家組件大廠的尺寸已公布,筆者在這里就不贅述對(duì)比了,有興趣的可以做表格對(duì)比下,組件的單瓦材料成本(包含電池),與單塊組件的功率成反比,與消耗材料成本成正比。組件的制程和工藝成本因技術(shù)不同都不一樣,但是工藝越復(fù)雜,制程良率的控制難度越高,成本相應(yīng)的也會(huì)有變化,因?yàn)橹瞥虜?shù)據(jù)保密,本文不作分析,只對(duì)比材料(含電池)的差異。

2.1

單面組件成本構(gòu)成

與組件面積成本成正比的材料有:背板、EVA、前板玻璃;成本占比約為 22%。與組件邊長(zhǎng)成本成正比的材料有:硅膠、邊框;成本占比約為 12%;與組件單塊瓦數(shù)成本反比的材料有:電池片、接線盒、焊帶、匯流條、其他;成本占比約為 66%。綜上,高功率能夠帶來更多的材料的成本降低和組件成本的下降。

舉例說明

同樣都是 M10 的 72-cell 組件,采用常規(guī)半片技術(shù)的組件的 CTM 比采用疊焊技術(shù)的組件的 CTM 高 2.3%,即 M10 的常規(guī)半片組件的功率比疊焊組件的功率高 2.3%。通過測(cè)算兩者的材料成本(含電池)差 0.84%左右,即采用 M10 的常規(guī)半片組件的主流功率比采用疊焊組件主流功率的材料成本(含電池)低 0.84%左右。
因?yàn)殡姵仄娣e的交疊,導(dǎo)致電池片損失是造成組件成本上升的主要因素;加上制程良率和其他材料的特殊設(shè)計(jì)等,組件的成本差異還會(huì)更大。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,電池片成本仍是組件成本的大頭,疊焊技術(shù)很難在整體成本上實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。

2.2

雙面組件成本構(gòu)成

通過下面圖表分析得到:

▲與組件面積成本成正比的材料有:背板玻璃、POE、前板玻璃;合計(jì)占比約為 26%?!c組件邊長(zhǎng)成本成正比的材料有:硅膠、邊框;合計(jì)占比約為 10%。

▲與組件單塊瓦數(shù)成本反比的材料有:電池片、接線盒、焊帶、匯流條、其他;合計(jì)成本占比約為 64%。

同樣以M10 的 72-cell 組件為例,采用常規(guī)半片技術(shù)的組件的 CTM 比采用疊焊技術(shù)的組件的 CTM 高 2.3%,即 M10 的常規(guī)半片組件的功率比疊焊組件的功率高 2.3%。通過測(cè)算兩者的材料成本(含電池)差 0.64%左右,即采用 M10 的常規(guī)半片組件的主流功率比采用疊焊組件主流功率的材料成本(含電池)低 0.64%左右。同樣道理,因?yàn)殡姵仄娣e的交疊,導(dǎo)致電池片損失是造成組件成本上升的主要因素;加上制程良率和其他材料的特殊設(shè)計(jì)等,組件的成本差異還會(huì)更大。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,電池片成本仍是組件成本的大頭,疊焊技術(shù)很難在整體成本上實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。

03

功率差異 BOS 的差異

3.1

采用組串逆變器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過下面圖表分析得到:BOS 中與組件數(shù)量成正比的項(xiàng)目有:支架、組串逆變器、安裝費(fèi)、直流線纜、部分交流線纜(逆變器到變壓器),成本占比約為 61%;BOS 中與組件效率成反比的項(xiàng)目有:土地。成本占比約為 9%。綜上,高功率組件能夠帶來更多的 BOS 的成本降低和系統(tǒng)造價(jià)的下降。
舉例說明

同樣都是 M10 的 72-cell 組件,采用常規(guī)半片技術(shù)的組件的 CTM 比采用疊焊技術(shù)的組件的 CTM 高 2.3%,即 M10 的常規(guī)半片組件的功率比疊焊組件的功率高 2.3%。通過測(cè)算兩者的 BOS 成本差 1.3%左右,即采用 M10 的常規(guī)半片組件的主流功率比采用疊焊組件主流功率的 BOS 低 1.3%左右。

3.2

采用集中式逆變器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過下面圖表分析得到:

▲BOS 中與組件數(shù)量成正比的項(xiàng)目有:支架、逆變器、匯流箱、安裝費(fèi)、直流線纜,占比約為 58%。▲BOS 與組件效率反比的項(xiàng)目有:土地。占比約為 11%。

綜上,高功率組件能夠帶來更多的 BOS 的成本降低和系統(tǒng)造價(jià)的下降。

同樣以 M10 的 72-cell 組件為例,采用常規(guī)半片技術(shù)的組件的 CTM 比采用疊焊技術(shù)的組件的 CTM 高 2.3%,即 M10 的常規(guī)半片組件的功率比疊焊組件的功率高 2.3%,。通過測(cè)算兩者的 BOS 成本差 1.3%左右,即采用 M10 的常規(guī)半片組件的主流功率比采用疊焊組件主流功率的 BOS 低 1.3%左右。

04

結(jié)論


當(dāng)前,光伏行業(yè)硅片尺寸多樣化,組件封裝技術(shù)也在做各種嘗試和研發(fā),組件封裝技術(shù)進(jìn)步的核心是要提高長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性、戶外發(fā)電表現(xiàn)等;同時(shí)要兼顧降低組件單瓦成本,更重要的是降低系統(tǒng)造價(jià)和度電成本。通過測(cè)算,功率提升是降低組件成本和度電成本的最佳途徑,大尺寸硅片是公認(rèn)的行業(yè)發(fā)展方向無疑是基于此前提的結(jié)論。雖然高密度組件外觀漂亮,吸引人眼球,但是存在致命的先天性問題,組件成本過高、功率低、制程難度高、良品率低,這個(gè)決定了此技術(shù)不會(huì)是未來方向,比如疊焊組件,M10 產(chǎn)品的單塊功率比常規(guī)間距半片組件至少低 10Wp,組件成本本和 BOS 成本都不劃算,這就決定了此產(chǎn)品只是小眾,不能成為主流。

做技術(shù)不同于做文章,作文要曲,曲才能“曲徑通幽”引人入勝;但是技術(shù)進(jìn)步要求工藝實(shí)現(xiàn)起來更簡(jiǎn)單便捷、產(chǎn)品設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、產(chǎn)品的最終成本更低;工藝制程簡(jiǎn)單才能保證更好的制程控制能力,產(chǎn)品簡(jiǎn)單才能保證可靠性,減少出問題的概率。




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來源:索比光伏網(wǎng)
 
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