组件技术发展下百花齐放的高效封装技术
组件生产厂商通常是直接面对终端电站客户,由于光伏电站在安装时受到不同气候、地理位置的外部环境影响,而有不同的发电效果。随着组件技术的提升,组件厂商为提升在销售端的竞争优势,开始配合客户不同的发电场景提供技术路径不同的新一代组件产品。组件技术发展方向可大致分为硅片尺寸加大、封装技术、双面发电以及MBB多主栅应用等几大方向。
组件封装技术已进入高速发展期,半片、MBB、叠片、叠瓦等技术部份相互兼容,叠加效果立竿见影。目前来看,最优的降本提效方案为半片+MBB+叠片,叠瓦则作为未来的储备技术之一稳步发展。两种技术路线预计都能使组件输出功率提高15W-35W,但叠瓦技术成本较半片+MBB+叠片方案高,且叠瓦目前存在碎片、良率及设备改造等问题,行业尚未大规模量产。目前头部组件企业中,晶科、隆基、 晶澳等500W级产品以半片+MBB为主;东方环晟(中环)则采用叠瓦封装。
半片投资成本及组件单耗较低,降本效果突出。半片技术能够明显降本是由于初始投资成本低以及浆料耗量从300mg降到150mg,使每块组件成本减少68.12元,单瓦降低0.2元,也使得半片+MBB+叠片当前性价比高于叠瓦。此外,随着硅片越做越大,内阻和耗费将逐渐增大,做组件的时候不得不切半,促成了半片在当前的需 求。
半片以及半片+MBB的良率控制相对成熟,设备资金投入较低,预计将逐渐成为市场主流高效封装技术。根据光伏行业协会数据,2019年组件封装技术仍以全片为主,市场占比约77.1%。半片市场份额有望逐渐扩大,预计2021年渗透率超过50%,成为主流高效组件封装技术。
双面组件成本变动不大,发电量可增加5%-30%。双面组件主要将组件背面改以透明材料封装,在功率、成本变动不大的情况下,增加背面采光发电,使组件发电量提升5%-30%不等。双面组件与常规光伏组件最大的差异在于,常规组件背不透光,双面组件背面则是用透明材料(玻璃或者透明背板)封装而成,因此除了正面发电外,背面也能够通过接收来自环境的散射光和反射光进行发电。
反光条件越好,双面组件发电增益越高。在反光条件好的雪地、沙漠等场景发电增量效果更佳,根据双面组件在户外实证基地得出的发电增益数据来看,对应双面跟踪组件的背面为草地、沙地、白漆地面时,其背面的发电增益分别为14%、23.9%、 30.9%,近年光资源丰富、地势平坦的美洲地区以及沙漠较多的中东地区对双面组 件接受程度大幅提升。
双面电池根据背面材料可分为双玻、透明背板两类,两者皆可使组件寿命延长5 年,并通过背面采光使发电量提高5%-30%。其中,玻璃有较高透光率,但存在重量较重、散热等问题;透明背板比玻璃轻,抗腐蚀性、但透光率较差。因此,两者应用场景有所不同,透明背板在非湿热地区、车棚项目具有优势,适宜工商业屋顶承载力小的项目;双面双玻组件在湿热地区更有优势,比如渔光互补,湖光互补地区以及平坦地域。两种材料也各有头部组件企业采用,隆基、晶澳、东方日升高功率组件多采用双面双玻;晶科、中来则采用透明背板作为组件背板材料。
双面组件需求拐点已至,渗透率有望大幅提升。过去双面技术应用普及较慢,主要受制于应用推广难点制约,例如重量过重带来的外部成本,光伏玻璃供需紧张造成成本过高,背面发电标准未统一,市场项目实绩少等问题。2018年起受到中国领跑者规划大量双面发电组件需求的带动,制造商对双面组件的特性与产出累积了更多经验,双面电池需求开始加速提升。根据CPIA,2019年双面组件渗透率14%,预计2020年双面市占将提高至25%,2023年达到50%,成为主流组件封装技术。
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