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光伏微講堂“微”而“不微”:疊瓦,盤它!

日期:2019/3/25 點擊數:869

   光伏產業史在一定程度上可以看作是一部平價上網的奮斗史。如今平價上網就在眼前,對光伏用戶而言,更加關心的自然是如何進一步增加光伏系統收益。
   “疊瓦”,作為一種高功率光伏組件技術,近年來越來越受到產業和市場的高度關注。在剛剛結束的光伏微講堂第18期 “疊瓦,盤它”(蘇州)研討會上,各路大咖齊聚在蘇州陽澄湖瀾廷度假酒店,從疊瓦技術對于降低度電成本,提升用戶電站經濟效益的作用展開討論。與會嘉賓一致認為,高效組件的應用,是降低光伏度電成本、實現平價上網最主要的途徑,疊瓦技術或將成為主流。


大會現場
大會現場


    本次“疊瓦,盤它”研討會是中國可再生能源學會光伏專委會精心策劃并主辦的第18場“光伏微講堂”,在場嘉賓一致認為光伏微講堂,“微”而“不微”。
    作為“光伏微講堂”的當家策劃人,中國可再生能源學會光伏專委會秘書長呂芳告訴記者,“光伏微講堂”是針對光伏行業發展動態和熱點焦點持續不斷推出的系列講堂,每期講堂緊扣一個主題,針對性解讀,棄大而空,精微于專題,著力于深度。本期之所以聚焦“疊瓦技術”,正是因為其很大程度上改變了傳統的組件焊接技術,進而帶來組件產線的一系列變革性創新和升級改造,推動光伏降本增效。

追溯中國疊瓦技術

    追溯到1971年,我國第二顆地球人造衛星——“實踐一號”就已采用疊瓦型晶硅太陽能電池供電,在太空正常運行了8年多,遠超過原定1年的設計壽命。只不過當時將其稱為“搓板型”太陽電池板。

大會現場
左:中科院半導體研究所研究員廖顯伯
右:中國可再生能源學會光伏專委會秘書長呂芳

     會議當天特別邀請到了在1960年代承擔651任務,參與研制我國“實踐一號”衛星太陽能電池的中科院半導體研究所研究員廖顯伯,他將“實踐一號”衛星28塊太陽電池板之一帶到了大會現場,在場嘉賓紛紛豎起大拇指。該太陽電池板采用自行設計的“搓板型”結構,這是我國最早的一種疊瓦式和平板式復合結構。
     廖顯伯介紹,“當時的設計是每一條由10塊電池串聯而成,后(右)一片電池的背面疊壓在前(左)一片電池的主柵上,形成一種疊瓦式串聯結構。與傳統平面組件比較,實現了電池片零間距(交疊)連接,擴大了電池片有效受光面積!
    在上游硅片、電池片技術革命不斷涌現的同時,組件封裝環節的新技術應用也在加速,疊瓦技術的廣泛應用便是重要一環。
    具體來說,疊瓦技術不同于傳統組件封裝方式,是指將傳統電池片切為小片,通過導電膠直接銜接兩片電池,將其疊加黏貼在一起,再將電池串連接起來。傳統組件一般都會保留約2~3毫米的電池片間距,而疊瓦工藝通過交疊電池小片,實現無電池片間距,提高組件封裝效率。同樣組件面積內可放置多于常規組件13%以上的電池片,因此疊瓦組件具有輸出功率高、內部損耗低、熱斑效應小等優勢。

疊瓦組件或成趨勢:實現最小化功率傳輸損耗

無論在過去還是未來,技術進步和產業升級都是促進光伏成本下降最主要的因素。就目前情形來看,越來越多的光伏企業開始通過組件技術提升效率。


中國科學院電工研究所太陽電池研究部主任王文靜
中國科學院電工研究所太陽電池研究部主任王文靜

    中國科學院電工研究所太陽電池研究部主任王文靜對行業內組件技術的進步與發展歷程進行了闡述與對比分析。說到疊瓦組件時,他算了筆賬并得出結論,雖然疊瓦組件在功率上有所增益,但是在電池用量上有所損失,只有當疊瓦組件較半片組件有較大的增益(~20W)時才能獲得合理的增益。此外,疊瓦組件較高的功率密度在電站的BOS方面會降低投資,增加收益率。
    作為光伏組件龍頭企業,隆基樂葉的產品副總裁呂俊與阿特斯陽光電力有限公司研發高級總監劉亞峰對于疊瓦組件的性能與效率也進行了分析。
    隨著硅片及電池成本的快速下降,封裝成本在組件成本中的占比會越來越高,疊片技術通過小片之間的交疊,消除片間距,在相同的封裝面積下可以放置更多電池片,使組件的面積利用率越來越高,從而進一步提高組件發電能力,隆基樂葉的產品副總裁呂俊分析,“單面60型疊片組件,功率比整片PERC組件提升接近35W,效率增加0.8%!
    同時,疊片組件由于電池片間電流為整片組件電流的1/5或1/6,且用導電膠代替了焊帶連接同樣降低了傳輸發熱,因此電池工作溫度將低于整片組件以及半片組件,更低的工作溫度將會帶來更佳的功率輸出。
    阿特斯陽光電力有限公司研發高級總監劉亞峰認為,疊瓦組件的高效率優勢明顯,將成為行業的發展趨勢。以“阿特斯海迪曼疊片組件”為例,導電膠疊片替代焊接,5、6分片降低串內電流,配合導電膠低電阻連接,實現了最小化功率傳輸損耗,使組件效率達到 20.6%。
    “在組件橫向遮擋1排時,常規組件發電量最大減少33%,海迪曼組件發電量最大減少17%;在組件縱向遮擋時,常規組件發電量最大減少100%,半片組件最大減少50%,,海迪曼組件最大減少33%!眲喎褰榻B,同時,海迪曼組件的疊瓦設計能有效降低隱裂對電流傳輸的影響,提升實際發電量。

疊瓦組件工藝與裝備技術

   事實上,疊瓦組件之所以在提升系統發電量方面擁有獨特優勢,與其工藝流程的作用密不可分。
蘇州沃特維自動化系統有限公司總經理魯乾坤
蘇州沃特維自動化系統有限公司總經理魯乾坤

    作為擁有疊瓦工藝及設備發明專利的企業,蘇州沃特維自動化系統有限公司總經理魯乾坤對“疊瓦工藝、裝備與組件性能”之間的關系進行了講解。他介紹,傳統組件由焊帶銜接導電,疊瓦組件則是由導電膠銜接導電。后者在功率提升、可靠性提升、發電密度提升等方面均有明顯優勢。能夠實現相同電池工藝下,疊瓦組件單位面積發電量最高。
    進一步來說,當某一片電池光照被遮擋時所產生的理論電流為1.8A ,由于疊瓦組件所形成的反向電流比起傳統組件低,因此電池片發熱程度也相對較低。留存于電池內的熱能可以有效通過前后銜接的電池導出,從而系統性改善組件的長期可靠性。
效率與性能提升的同時,行業內所關心的無外乎就是成本問題。魯乾坤說:“疊瓦組件單瓦成本正逐年降低,目前與傳統工藝成本基本持平,未來將會低于傳統工藝成本!
    據了解,近幾年疊瓦裝備技術已實現飛速發展,逐步從疊片距離、精度、在線監測和產能上的提升,使得疊瓦生產固定投入降低40%以上,同時在線成品率已優于傳統工藝。與此同時,單套產能已達到100MW左右,已與半片及多主柵裝備相當。
魯乾坤分析,隨著疊瓦裝備的發展,疊瓦組件未來一年便可實現,相同電池工藝最高功率的組件、最低的單瓦組件成本、最高的生產在線成品率。


部分嘉賓代表合影

部分嘉賓代表合影

    持續的技術進步和產業升級是中國光伏興盛發展根本和基礎,行業需要加快創新步伐,探索更多應用市場,用技術創新引領全球光伏產業發展。
    行業也需要開展更多期“光伏微講堂”這樣專業性強、持續性強的論壇,召集更多行業精英,不斷進行思想碰撞與技術經驗分享,以此進一步推動行業發展。



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