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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

可垂直安装,适用范围增广。在理想的安装倾角、距地高度以及地面反射率下,双面发电组件能够充分利用环境中的反射光和散射光发电。因此,除传统安装方式外,双面发电组件还可以垂直安装,适用于围栏、太阳能幕墙、高速公路隔音墙、采光型农业大棚等场合。


双面发电,发电量增益5%~30%

系统层面,发电量增益5%~30%。双面电站系统的性能主要受系统设计及安装环境的影响。在同等标称峰值功率、安装地点的情况下,双面发电组件发电量增益15%~20%;增加组件高度及地面反照率后增益可达30%;使用斜单轴或追踪设备后增益甚至可达50%以上。

电池背面效率略低于正面,背面透光导致正面效率略降:由于激光开孔点仍然需要栅格来疏导光生电流,故电池背面大部分区域仍覆盖了Al/Ag浆,且铝栅格导电性不如银栅格,故铝栅线较宽,背面覆盖率高达30%~40%,因此背面可吸收光线的区域有限,转化效率(10%~15%)明显低于正面(20%以上)。同时,由于背面由全Al层改为局部覆盖,透光量增加,电池正面效率可能会下降0.2-0.5%。

发电增益受反射背景、组件朝向、安装角度、离地高度的影响:双面发电组件安装角度可从0°到90°,角度越大较常规组件发电量增益越多;配合跟踪轴等追踪设备后发电量增加显著;背景颜色越浅,背景反射率越高,发电量提升越多;离地高度越高,组件与地面之间的空间越大,则组件背面可接收的周围反射面越大,发电量越多。


量产无难度,产线改造几乎“免费”

应用双面发电技术需要在电池、组件及系统层面均作出相应调整。综合来看,产线改造简单、量产难度低、电池与组件端几乎都没有成本的增加:

1)电池层面,单面转双面所需额外投入几乎可以忽略不计:可量产电池结构包括HJT、PERT、PERC。IBC电池具备双面性但尚未实现量产。

p-PERC双面电池:几乎免费的双面发电红利。p-PERC技术路线是双面技术中最热门的选项。工艺方面,PERC产线转入双面结构只需将全铝背场改为局部铝背场,把背面铝浆全覆盖改为用铝浆在背面印刷与正面类似的细栅格,并对钝化膜中的氮化硅膜层及激光开孔部分做一些优化。设备方面,需提高背面电极栅格印刷设备及激光设备的精度。发电增益方面,p-PERC双面因子仅60%-80%,略低于其他技术路线,主要是因为铝栅格导电性不如银栅格,故背面栅线较宽,覆盖率高达30%-40%,但铝浆价格远低于银浆,可有效控制成本。成本增加方面,改造难度低,产线更新只需2个月左右,成本增加仅2 cent/W,与其他电池技术所需的升级相比几乎可以忽略不计。产能方面,基本每家PERC电池或组件厂商都在评估或投入双面技术,目前具备p-PERC双面电池组件产能的企业主要包括晶澳、隆基、天合光能、SolarWorld等。

n-PERT双面电池:成本与发电量同时增加。工艺方面,与PERC相比,PERT不需要氧化铝及激光处理,但多了一道背面硼扩散工序,形成背表面全覆盖,以降低电池的背面接触电阻和复合速率,其成本与氧化铝类似。扩散方式包括常规扩散、低压扩散和共扩散。成本方面,n-PERT电池与晶硅无关的部分成本与p-PERC基本相同,但N型硅片价格较P型高出约10%,且n-PERT双面电池涉及两次结节,银浆消耗量也近乎翻倍,故其制造成本也比p-PERC高出近20%。发电增益方面,由于银栅线导电能力强,印刷宽度较铝栅线更窄,故背面电极遮盖率显著降低,因此双面因子超过90%,发电量增益显著提高。产能方面,生产企业较多,包括中来、英利、天合、林洋等。

其他技术路线: HJT生产工艺已不同于常规晶硅电池技术,需薄膜技术支持,所需设备也大不相同;p-PERT作为p-PERC的替代方案,推广范围及产能均不大;n-PERC尚处在研究中,目前无厂家量产。



2)组件层面,成本基本无增加。双面组件相对常规组件改动不大,主要为背板材料更换为玻璃或透明背板。此外,接线盒设计改进、交联方案及串焊机优化可使效益最大化,功率检测及标称标准化有利于双面组件推广:

双玻结构,寿命延长提高玻璃价格容忍度:双玻组件质保30年,寿命的延长可摊薄背面玻璃成本,使组件对玻璃价格的容忍度略高于透明背板,且目前薄玻璃价格走低。短板是重量比较重。

透明背板,产线无需改动但透光率较低:与玻璃相比,透明背板重量减轻,散热较好,适用于高温地区,且几乎不需改动原有产线。但透明背板透光率(80%~90%)低于玻璃(90%以上),且在恶劣环境中,有机材料背板长期使用会导致透明度因老化而降低,进而影响发电。此外,虽然透明背板价格与2.5mm半钢化玻璃类似,但考虑铝框后成本略高于双玻。

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。

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