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高效组件技术将迎来快速普及 ——光伏平价上网报告

发表于:2018-09-17 16:01:55     作者:姚遥/张斯琴 来源:新兴产业观察者

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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。


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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。

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