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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

降电极电阻与遮挡,组件功率提升5-10W

多主栅电池片大多采用9/12条栅线设计,增加了栅线对电流的收集能力,同时有效地降低了组件工作温度,提高组件长期发电性能,组件效率可提高2.5%,功率可提升5-10W:

电池内栅线密化,电阻损耗降低。虽然电极变细使串联电阻提高,但多主栅技术通过增加栅线的数量,将栅线密化,减小了发射区横向电阻;通过增加栅线横截面积(减小栅线宽度,增加栅线高度),减小了导线电阻。每条主栅线承载的电流变少,电流在细栅上的路径变短,功率损耗得到有效降低。

有效受光面积增大。更细更窄的主栅设计有效地减少了遮光面积,有效受光面积增大。多主栅电池与5BB电池相比遮光面积大约减少3%。

圆形焊带的二次光反射效应增加电池光的吸收利用率。使用传统扁平/方型焊带时,焊带上方的入射光基本被反射损失掉,而圆形焊带上方的入射光经过玻璃二次反射可被电池片有效吸收利用,从而提高光生载流子的收集率。


量产难度稍高,银浆消耗量减少成本下降

与传统光伏电池片制造和组件封装相比,多主栅技术不需要额外的步骤就可以完成主栅电池/组件封装。其技术难点主要在于电池片分选、组件串焊、组件叠层三个方面,尤其是串焊过程中焊接对准和焊接牢度挑战较大。

电池串联为组件的过程中,需用焊带将一块电池片的主栅线与另一块电池片的背面焊接。主栅数量增加的同时,互联条宽度也需要做得更多、更细,焊接难度极大地增加,传统电池互联技术难以满足制作要求,需要有新的互联技术:

焊接法:最接近传统电池互联技术,在用设备升级改造即可实现。依然采用涂锡焊带在热焊接条件下实现电池片间的互联,焊带宽度下降到一定程度后截面制作为圆形。焊接法接近传统互联技术,在用设备升级改造即可用于多主栅组件生产。缺点在于良率可能降低,且高温过程导致其与异质结(HJT)电池技术、薄片技术不兼容。焊接法的代表厂商为Schmid公司。

低温合金法:不需要印刷主栅,但成本较高。将18根甚至更多表面涂覆有低温合金的圆形铜线铺设于聚合物薄膜上,再和聚合物薄膜一起铺设于电池片上。表面低温合金会在层压过程中融化,并将电池片与金属线互联。虽然该技术不需印刷主栅,节省了银浆成本,但由于引入高价低温合金材料及聚合物薄膜等配套封装材料,制造成本相对较高。典型代表为MeryerBurger公司的SmartWire技术。

导电胶法:扁平状互联条遮光面积大,技术成熟度差。先将导电胶膜裁成条状并贴在电池片两面对应主栅的位置,再将互联条置于导电胶膜上,并通过约200℃的热层压过程将互联条和电池片层压在一起。导电胶的上胶方式包括胶膜、印刷、点胶到电池片或涂在互联条上,各类方式的制程温度都比较低,可以和HJT及薄片技术兼容。缺点在于导电胶对接触面积要求较高,互联条需为扁平状/长方形,遮光面积较大且允许的主栅数量有限。典型代表为Hitachi公司的CF技术。

预制互联网格法:采用弹性的金属网格代替传统的互联条。特指GTAT的Merlin技术。采用弹性金属网格代替条形互联条。金属网采用铜线汇流,浮动连接线维持金属网形状,与电池片互联方式包括热焊接、低温合金连接或导电胶连接。


电池成本:银浆消耗下降,但需要新的网版。由于多主栅电池经过重新设计,栅线数量增多,密度增大,因此需要更换新的工艺与装置。在电池制造环节,对成本的影响主要来自银浆消耗量以及新装置的采购与调整。

银浆消耗下降,带动电池片每片成本节省0.24元。由于栅线变细,电极银浆消耗量下降,12BB相比5BB银浆消耗至少可节省30%以上。目前,5BB电池片正银耗量约为110mg/片,12BB正银耗量约为70mg/片,仅在银浆环节,多主栅电池片每片成本即可节省0.24元,直接带动电池成本的下降。按每片电池4.5W估算降本幅度0.5元/W。

栅线宽度受制于网印工艺,需要新的网版。多主栅技术在电池制造环节依然采用丝网印刷工艺,但由于栅线的宽度受制于网印的工艺,因此需要新的网版。



组件层面:需搭配自动汇流焊接设备。在组件制作环节,多主栅技术基本上不需要增加额外的步骤就可以完成组件封装,但由于栅线焊点太多,手动焊接效率太慢,因此多主栅组件生产必须要搭配自动汇流焊接设备,以满足产能需求。叠层操作环节需要将电池串被放置在玻璃上,除此之外,使用15Cu线进行电池串互连及后续组件层压时,不需要对现有工艺进行大幅修改,也不会产生额外费用。

6

叠片电池组件

采用无主栅设计,电池交叠互联无焊带

叠片电池组件技术将电池片切割为4-5份小片,再将电池正反表面的边缘区域制备成主栅,然后使前一片电池的前表面边缘与下一片电池的背表面边缘互联。这样的设计使得电池片以更加紧密的方式互相连接,电池间缝隙降到最低,边缘甚至稍微重叠。叠片组件技术采用整体无主栅设计,通过一种类似导电胶的方式将电池以串并联结构紧密排布,省去了焊带焊接。


叠片技术采用无主栅设计,降内耗提功率的同时大幅度降低了反向电流对组件产生热斑效应的影响,提高了组件的机械性能。

解决热斑问题,抗裂能力增强。由于叠片组件独特的排列方式,降低了焊带电阻对组件功率的影响,保证了组件封装过程中的最小功率损失,降低了反向电流对于组件产生热斑效应的影响。叠瓦组件特有的柔性连接,可以最大程度地减少由于组件运输与现场安装可能带来的电池片隐裂,控制隐裂延展

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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