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双面爆发,MBB量产在即,双玻、半片出货大增,“MWT+”时代来临 ——热门组件技术路线及代表企业、组件产能规划

国际太阳能光伏网  来源:光伏头条  日期:2018-08-10

“531”光伏新政之后,光伏平价上网、去补贴趋势越发明显,如何降低度电成本成为目前行业最核心的问题,在现在的市场条件下,光伏企业如果是仅仅增加产能规模,意义不大,规模成本效应不具优势,如果要扩产,就要保证至少两三年内,所选用的技术和同行相比要有明显的优势。而光伏组件是光伏系统端发电的核心部件,其高功率是促成“平价上网”最直接、最有利的技术通道。

近年来,光伏技术发展迅速、应用范围广,市场对高功率组件的需求量也日益增加,降低组件封装损失、提高组件输出功率已成为国内外组件厂商研究的趋势。以双面发电组件、叠瓦组件、半片电池组件与多主栅组件等为代表的先进组件技术,正与高效电池技术一起,成为提升光伏系统可靠性与发电效率、降低度电成本的重要支撑。

目前,单晶、多晶、薄膜组件都有哪些先进技术?技术发展趋势是什么?

对此,国际能源网/光伏头条分析了前沿的光伏组件技术,让您在选择组件未来发展方案时更加游刃有余。
 
    经梳理发现,组件产品现状及技术趋势主要为:
 
    1)晶体硅组件产品市场占有率仍然有95%以上;

2)高效组件需求旺盛,产业化技术逐渐成熟,高效产品产能扩张加速;

3)半片组件成为主流的高效组件产品,2018年产能接近10GW,或将喷井式爆发;

4)双面组件的发电量优势明显,2018年爆发,将成地面电站主流产品;

5)双玻、半片组件出货量开始增大;

6)叠瓦组件和MBB组件技术方案每家各异,设备国产化开发加速,未来1-2年产能预计将大幅增加;

7)先进技术规模化导入加速:PERC将全面取代铝背场常规电池;DWS+黑硅多晶全面取代砂浆切片+酸制绒;MBB,半片,叠瓦组件成为趋势;

8)2017年,已经成熟或即将成熟的几项提升效率的技术分别为Perc技术、半片技术、MBB多主栅技术。理论上来讲,这几项技术都是兼容性技术,既可以使用在单晶硅片上,也可以应用在多晶硅片上,但叠加效果不同;

9)单多晶长期并存,多晶技术进步更为迫切,市场份额将呈“钟摆”现象;

10)在未来,产品类型会越来越丰富,多元化成为常态。

11)据中国光伏行业协会秘书长王勃华介绍,组件方面,2017年,组件产能合计76.4GW,产量64.5GW,其中半片组件产能1.1GW,产量367MW,2018年规划产能达到9.6GW,主要生产企业包括天合、阿特斯、晶科等;叠瓦组件由于受专利保护限制,仅有环晟和赛拉佛生产,产能合计900MW,但2017年产量仅为91MW,2018年规划产能1.2GW;2017年双玻组件产量2.6GW,预计2018年可增至13.4GW。

热门组件技术代表企业及组件产能规划表



(注:表格中的数据根据网络公开资料整理,如有疏漏,欢迎指正)

·叠瓦组件技术代表企业:晶澳、天合、通威、协鑫、阿特斯、东方环晟;

·双面组件技术代表企业:中来、隆基、晋能、中环、东方日升、英利;

·MBB组件技术代表企业:天合、晶科、协鑫;

·半片组件技术代表企业:晶澳、晶科、隆基、阿特斯、正信光电、韩华;

·双玻组件技术代表企业:中节能、晶澳、天合、隆基、瑞元鼎泰、亚玛顿;

·MWT组件技术代表企业:南京日托;

·薄膜光伏组件技术代表企业:汉能、中建材;

国内外布局异质结技术主要企业

以下为主流组件技术详细分析:
 
    一、晶硅组件、薄膜组件主流技术现状及趋势

1、叠瓦组件技术:蓄势待发 大步跨入高端市场

所谓叠瓦,是指将传统电池片切为1/5大小后,使用导电胶来直接衔接两片电池,将其叠加黏贴在一起,再将电池串连接起来。传统组件一般都会保留约2~3毫米的电池片间距, 而叠瓦工艺通过交叠电池小片,实现无电池片间距,在同样面积下可以放置更多的电池片(60型常规组件可封装66片),从而有效扩大了电池片受光面积,提升组件的平均发电密度。

叠瓦技术主要有增加有效发电面积、大幅度提高组件输出功率、可融合多种电池片产业化新技术如PERC、黑硅、HIT、N型等、避免了焊带遮挡、外观漂亮适用于户用分布式等显著优势。

虽然叠瓦技术目前已有一些量产实绩,但尚未得到大规模发展,国内现有产能约1.4GW。专利和成本问题是阻碍叠瓦技术发展的主要原因。

尽管目前叠瓦技术还未大规模发展起来,但不少企业已经将其作为下一代技术储备,开始布局叠瓦技术。

叠瓦组件目前的应用市场主要在一些高效应用场景中,如第三批领跑者中应用领跑基地和技术领跑基地中各有一个项目中标;日本一直是高效产品的市场,叠瓦组件在日本也有不错的应用市场。

2、双面组件技术:水到渠成,2018年为双面组件元年,市场异军突起,引爆领跑

光伏市场上3 种主要的双面光伏组件为:单晶N型双面光伏组件、单晶PERC双面光伏组件、异质结(HIT 或HJT) 双面光伏组件。

归纳起来,双面组件有以下典型的特征:正面、背面都可受光发电、背面发电增益最高达30%、正面和背面都可采用钢化玻璃作为保护材料、多种安装方式、独特的融雪功能,特别适用于多雪地区。

在双面组件细分类型方面,双面电池根据基底的不同,可以分为P型双面和N型双面,包括N型PERT电池、HJT电池、IBC电池,以及P型PERC双面电池等。

2017年光伏组件界的“两大明星”N型单晶双面组件和P型单晶PERC双面组件争霸双面发电领域,2018年N型双面组件势头更盛。

双面组件发电量优势接受度大幅提升,在领跑者项目中大放异彩。自2016年首批山西大同领跑者基地中应用N型双面发电组件以来,N型双面则凭借其高输出功率、背面发电增益、低LCOE等优势迅速“蹿红”,应用于更加广泛的项目。

从已公布的七个领跑者基地中标结果来看,双面组件成为众中标企业的热门优选技术方案。据统计,在七个基地共33个项目中,共有28个项目申报了双面组件,其中以P型单晶PERC双面和N型双面为主。

专家表示,双面组件在2018年需求及生产均爆发式增长,2018年将是双面组件元年。

 

3、MBB组件技术:节约银浆料降本增效,技术及量产设备逐渐成熟,批量产业化开始

 MBB(Multi-Busbar,MBB)又称多主栅组件,通常指电池采用更多更细的主栅,主栅线在10条及以上,电池片之间使用更多更细的焊带进行互联。

MBB组件技术发展过程为:3BB→4BB→5BB→反光焊带→MBB。

2013年,国内光伏企业力诺光伏、中利腾晖、尚德、阿特斯、海润光伏先后推出了四主栅电池;中电电气则直接推出了五主栅产品。
2017年,正信光伏、协鑫、晶科、天合、中盛等企业纷纷推出12主栅产品。

MBB技术不久之后将成为市场主流已成为业内共识。多主栅技术主要特点有:既能大幅降低电池片生产过程中的银浆耗量,同时又能提高组件的输出功率,降本增效兼得,抗隐裂可靠性提升,高颜值又可以兼容半片技术等。

随着近两年生产工艺以及技术设备的不断发展,MBB组件逐步从实验室进入了批量生产,从焊接工艺来说,国内多主栅串焊机采用传统焊接法,趋于成熟,制程良率等指标接近常规水平。

设备方面,目前多主栅串焊机已实现了国产化,国内设备企业如宁夏小牛、奥特维、无锡先导等都可以实现多主栅焊接,预计今年下半年将迎来较大规模的产能扩充。

目前国内多主栅现有产能约1.7GW。尽管目前相对来说产能较小,但多主栅技术已经在技术领跑者中占有一席之地,这也将加速带动多主栅技术走向更成熟的阶段,预计实际量产体量将加速提升。据相关机构预测,未来几年内三主栅将逐渐消失,五主栅已经成为当今的主流,预计未来两三年内多主栅技术将大规模应用。

对此,专家表示,MBB产业化设备在2018年逐渐步入成熟,这为MBB量产铺平道路。

 

4、半片组件技术:成为主流高效组件技术,引领市场

半片电池组件是将标准电池对切后串联起来,电流失配损失减小,且焊带功率损失减少75%,因此半片电池组件的输出功率可提升约5-10W,且热斑温度可降低约25℃。半片电池组件兼容双玻双面发电、高效电池和多主栅工艺,有望成为新一代的常规组件技术。晶澳、晶科、阿特斯、韩华 Q Cells、REC Solar、东方日升、协鑫集成等已建成GW级半片电池组件产能。

半片电池组件核心优势主要为:低工作温度带来的功率提升;独特设计无惧阴影遮挡;低热斑风险带来高可靠性;与其他新技术相比,半片技术容易实现快速规模化量产,同时,增加的额外成本不多。

半片电池组件与常规组件相比,在制造环节主要增加的是电池的切片、辅料和人工费用、设备折旧费等,增加的额外成本不多。但是半片电池组件比同版型的组件能提升5-10瓦(2%-4%),甚至更高。随着组件价格的持续走低,半片电池组件整体上系统成本是降低的,目前约降低0.9分-1分/瓦。

半片电池组件技术从2017年开始产能释放;2018年产能有望突破10GW;同时,根据国际机构ITRPV市场分析,未来几年,半片组件会有一定的释放,将从2018年的约5%扩到2028年的40%左右,平均年递增率约10%。

5、双玻组件技术:产品成熟,超薄及对称结构是发展方向

双玻光伏组件顾名思义就是指由两片玻璃和太阳能电池片组成复合层,电池片之间由导线串、并联汇集到引线端所形成的光伏电池组件。

根据光伏组件和建筑结合的紧密程度,双玻光伏建筑可以分为BIPV、BAPV两种形式。

2010年之后,双玻组件飞速发展,最高轴是在2014年、2015年,最早的专利是在2002年。当时双玻的结构和现在的产品已经基本相同。

双玻光伏组件优势主要有:普通组件质保是25年,双玻光伏组件是30年;生命周期更高发电量,比普通组件高出21%;玻璃耐磨性非常好;玻璃的绝缘性优于背板;衰减率低、防火等级高、透水率几乎为零等。

事实上,双玻组件最早应用于BIPV。在BIPV项目中,光伏组件作为建筑的一部分构件,除了满足光伏性能要求外,还需要满足建筑力学、防火、美观、采光、隔音等建筑要求。

目前双玻已经广泛应用于水面漂浮电站、渔光互补、农光互补、BIPV、领跑者项目等电站类型中。随着双面电池的推广、领跑者基地的需求等因素的催化,双玻组件未来可期。

据王勃华介绍,2017年双玻组件产量2.6GW,预计2018年可增至13.4GW。

2017年国内双玻组件出货量约达到2GW,全球出货量达3GW左右,仅占组件全球出货量的3%。与单面电池片相比,双玻双面组件可以实现8%-30%的发电量增益,未来势必也会带动双玻组件对传统组件的替代效应,双玻组件替代空间巨大。

双玻组件在BIPV上的应用已经超过了10年,有专家预测,双玻组件仍然是BIPV的主要形式,随着其优势被业内认同,也将会在BIPV上广泛地应用;未来,双玻组件可能有很多形式出来,但对称结构将会成为双玻组件的主要形式,超薄双玻组件将是未来的发展方向;目前,双玻组件有着更长的寿命,更高的发电量,更低的衰减率,将来还会有更低的成本。

 

6、MWT组件技术:进入“MWT+”时代

MWT(metal Wrap Through,金属穿孔卷绕)背接触太阳能电池组件技术采用激光打孔、背面布线的技术消除了正面电极的主栅线,正面电极细栅线搜集的电流通过孔洞中的银浆引到背面,这样电池的正负电极点都分布在电池片的背面,有效减少了正面栅线的遮光,提高了转化效率,同时降低了银浆的耗量和金属电极-发射极界面的少子复合损失。

MWT组件具有功率高,稳定性和可靠性好,发电量多,外表更美观,更适合双玻结构,HIT、黑硅、PERC等都可以和MWT结合等优点。

行业资深专家均认为:与其他高效电池技术相结合,MWT能把所有优势叠加到一起形成优势组合,这就是为什么MWT可以做到效率最高、性价比最高的原因。从性价比的角度来讲,到目前为止MWT被认为是一个最好的技术平台。因此,继MWT技术产业化的今天,光伏行业技术已进入“MWT+”时代。

7、薄膜光伏组件技术:CIGS薄膜太阳能技术受推崇 助推移动能源发展

薄膜技术主要使用三种类型的材料:碲化镉、铜铟镓硒以及非晶硅。

CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池又因其转换率高、性能稳定、制造成本低、抗辐射能力强、零污染、光谱响应范围宽等特点,在目前已经能进行产业化大规模生产的3种薄膜电池中更为受到推崇。

从应用角度来看,薄膜太阳能电池因其轻、薄、可弯曲、颜色多变等优点,更适用于屋顶及光伏建筑一体化等分布式光伏的建设,可紧贴依附在建筑物表面。且薄膜电池组件因其受天气情况影响较小,发电量较晶硅组件更高。据了解,目前薄膜太阳能电池光敏层厚度仅为约2微米,每瓦组件的生产过程耗电不足0.5度。

现在晶硅太阳能在整个的太阳能市场份额占94%,将近100GW,而薄膜太阳能只占6%。相对于硅晶太阳能,薄膜太阳能的成本与其相近,但是应用却更加灵活。因为有柔性特征,可以做移动能源,也可以做分布式发电和大型电站。现在及未来,柔性薄膜太阳能在移动能源里面将占主导的地位,特性是弱光发电,轻、薄技术以及可叠层。

在应用层面,薄膜太阳能的应用的扩展有很多。高空长航时无人机用砷化镓的芯片来取代晶硅,重量就降低了95公斤,航时会更长。小型的固定翼飞机,常规的时间是2至3小时,可以把它延长到8个小时。利用薄膜技术的新能源的动力车,可以高效、高可靠性,而且美观。物联网,电池必须要弱光性特别好,尺寸是定制的薄膜。未来,一个系统的电路板可能会被一个薄薄的太阳能片所取代。

二、组件技术整体发展路线及趋势

组件技术整体发展路线主要为:

2015年,金刚线切片产业化,双玻组件是主流技术,1500V组件上市;

2016年,黑硅电池量产;半片组件开始产业化;技术进步效果开始显现,600V组件退出市场;

2017年,多晶PERC电池量产;铸锭单晶量产技术成熟;

2018年,双面组件爆发;MBB产品产业化开始;

组件技术整体发展趋势:

预计2019年及以后,电池技术方面,PERC电池的产能将大幅提升,常规电池技术逐渐被淘汰;TOPCon,HJT等电池提效。组件方面,叠瓦组件GW级扩张,叠瓦组件产品技术路线在未来1-2年将更清晰,产能占有率也将增加;双面组件需求旺盛,成为主流,2018年、2019年产能扩展提速;单多晶之争加剧。

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三、我国光伏组件的产量、出口、产量分布等数据统计




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