叠瓦，正在崛起的新兴组件技术

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组件环节即将迎来新一轮的技术变革

降低光伏发电度电成本(LCOE)，是光伏行业永恒的追求，也是光伏技术变 革最原始和朴素的出发点。历史上光伏行业每一轮的技术变革，都引发了产 品和价格的快速下降，也深刻地改变了该环节的竞争格局，如多晶硅环节的冷氢化、硅片环节的单晶替代多晶、电池片环节的PERC技术。下一个迎来 技术变革的会是组件环节。

叠瓦是未来组件技术发展的方向

目前，新兴的组件技术主要包括半片、MBB、叠瓦等。目前半片技术已经初 具规模，主流组件厂均有布局。但半片技术由于功率提升有限，以及封装留 白过多，不符合高效组件发展的方向，只能作为过渡期的技术。而MBB的致命问题是增加功率不增加发电量，不能降低 LCOE，不符合通过技术进步提效降本的理念。叠瓦是目前最具竞争力的组件封装技术，可以提升组件功 率提升 10%以上，电池效率越高，叠瓦增益越多。叠瓦组件的功率提升，主要来自于减少封装留白电池数量的增加，其次来自于取消焊带及电池片切小带来的电流损耗的减少。另外焊带的取消减少正面遮挡，也提升了少量功率。

叠瓦有望成为主流组件封装技术

在2019年上海 SNEC展会上，有10余家企业展出了叠瓦组件。叠瓦也是继半片后，组件企业布局最确定的技术，2018 年底叠瓦组件产能在3GW左右， 目前正在扩产的预计10GW左右，未来规划产能超过20GW。

长期来看，专利问题不会对叠瓦的发展带来实质性阻碍。短期来看，Sunpower 的专利布局很难绕过。Sunpower 的专利布局最全面也最优。未来其他企业只能通过牺牲一些成本或效率以避免专利侵权，或者通过支付专利费的形式获得Sunpower和东方环晟的专利授权。长期来看，叠瓦一定是行业发展的趋势，专利问题不会对叠瓦的发展带来实质性阻碍。组件企业和设备厂商仍可以通过改变叠瓦工艺顺序排列、外观设计等方式来规避专利问题。

报告内容：

组件环节即将迎来新一轮技术变革

降低光伏发电度电成本(LCOE)，是光伏行业永恒的追求，也是光伏技术变 革最原始和朴素的出发点。无论通过技术变革提升转换效率，还是降低产品成本， 最终都是为了降低光伏发电的度电成本(LCOE)。当前，平价上网时代正在加速到 来，行业也呼唤更多的技术进步来进一步降低光伏的度电成本，增加光伏对其他能 源的竞争优势。

历史上，光伏行业每一轮的技术变革，都引发了产品和价格的快速下降，也深 刻地改变了该环节的竞争格局。多晶硅的技术变革始于2010年前后的冷氢化，保 利协鑫开始成长为全球硅王。硅片最近的技术变革始于单晶的快速成长以及对多晶的替代，单晶硅片环节隆基和中环双寡头的格局开始形成。电池片的技术变革主要 是 PERC 电池的普及，通威成为全球 PERC 电池龙头，同时爱旭等新兴第三方电池厂也正在崛起。

一直以来，组件被认为是最不具备竞争壁垒的环节。从设备投资来看，组件环 节所需的投资最少，根据中国光伏协会数据，2018年 PERC电池产线的投资额为42万元/W，组件生产线的投资成本仅为 6.8 万元/MW，仅为PERC电池线的 16.2%。从技术复杂度来看，组件环节仅涉及对电池片的串联和封装，技术难度显著低于多 晶硅、硅片、电池片环节。

我们认为，下一轮的技术变革，会首先从组件环节开始(通过减少封装留白和 减少功率损耗提升组件功率)，其次是电池环节从P型电池进化为N型电池。电池 片与组件的技术变革是一定是交替进行的，电池片效率提高后，需要更先进的封装 技术来将放大高效电池的优点，而先进封装技术应用后，电池片进一步的效率提升也有了更好的载体。

组件技术变革期已到，叠瓦是未来方向 

    组件封装技术的成长

半片已初具规模，叠瓦正在崛起 。从组件封装环节来看，如何才能降低光伏的LCOE?当前组件的降本工作已经快做到极致，各项辅材继续降本的空间不大，所能做的便是通过技术进步提升组件的转换效率从而降低光伏的LCOE。

组件封装环节提升转换效率的主流途径有两种，一种是降低电池的功率损耗，另一种是减少组件内封装留白，从而使得单位面积的发电量更多。

降低电池的功率损耗主要通过电池片小型化实现。所谓电池片小型化不是使用更小的硅片制成电池，而是将常规的电池切成数片后连接成串，由于电池片切小后电流减小，因而带来的损耗也随之减少。

减少封装留白可以使得单位面积的发电量更多。传统的组件封装技术使用焊带将电池片串联起来，由于受到应力的影响，电池片之间不可能做到没有缝隙，一般会有2-3mm的间距，同时由于汇流条的存在，电池串边缘与组件边框之间也存在一定的间距。对于光伏发电来说，这些区域都是不能发电的无效区域。正是由于这些无效区域的存在，才使得组件的效率显著低于电池效率。未来先进的组件封装技术，首要任务便是消灭这些无效区域，从而提升组件的效率，使得单位面积的输出最大化。

目前新兴的组件技术主要有半片、MBB(多主栅)和叠瓦等。目前半片技术 发展较快，已经初步具备一定的规模，最新的组件出口显示，目前半片在出口组件中的占比已达 29.1%，基本以大厂为主。叠瓦技术正在崛起中，目前在出口组件中的占比已经达到 5%。

    半片技术:电池片小型化的第一步 

半片技术是将整片的电池片切成两半，使得电流减半、电阻损耗减少，从而提升组件的输出功率。根据公式P = I²R，电池片切半后，电流减小原来的 1/2，相应的功率损失则会减少为原来的 1/4，从而可以提升组件的功率。相比常规组件，半片组件一般是可以提升 5-10W 的功率，整体功率提升1档。

与常规组件不同，半片组件一般设计为上半部分和下半部分两个串联电路，在 引出端并联，从而实现了与传统组件相似的电性能参数。

正是采用了这样的电路设计，半片组件可以一定程度上降低遮挡的影响，包括发电量减少、热斑等。

半片组件的生产流程与常规组件差异较小，只需添加激光划片设备，在串焊前将完整电池片一分为二，并对串焊机稍加改造，即可实现大规模量产。与其他技术相比，半片技术需要对组件生产线的改动较小，因而投入也较小，容易为产业所接 受。这也是半片技术发展较快的原因。

半片技术还是存在一定的问题，一是功率的提升还是太少，目前只能提升1档的功率(5-10W)，二是半片组件的功率提升是以牺牲一定的组件面积为代价。以60版型组件为例，常规封装技术下，电池片采用焊带连接，1列10片电池之间的缝隙是9个，电池片切片后，仍然采用焊带连接，但电池片之间的缝隙变为19个， 不能发电的无效面积增加了一倍。

半片组件的缺点，注定了半片可能过渡期的组件技术，长期看，行业还是需要 更先进的组件技术。

     半片+MBB 短期内可能有一定的发展 

主栅指的是晶硅太阳能电池表面上的较粗的电极，主要用于收集电池在光生伏打效应下产生的电流。主栅数量的增加，可以减少电流经过的距离，同时减少每条主栅所传输的电流，从而减少电阻损耗。最早的电池片只有两根主栅，随着行业的发展，电池片主栅数量不断增加，逐渐演变成目前主流的5主栅。

MBB即多主栅技术，英文全称是 Multi Bus Bar。相比传统的组件生产工艺， MBB 主要在电池图形设计及电池片间的互联工艺上发生改变，电池片采用更细更窄的主栅，并在封装时采用圆形焊丝代替焊带。由于采用多主栅降低了电流损耗， 同时圆形焊丝相比焊带对于电池的遮挡更小，可以减少 3%的遮挡面积。一般MBB组件相比常规组件功率提升5-10W左右。

由于目前半片技术推广较好，有部分企业在部署完成半片产能后可能会选择在此基础上叠加与半片相兼容的MBB技术。单从改造投入的角度来看，半片技术与MBB叠加可能是当前较好的选择。半片与MBB叠加后，可以提升12-15W的组件功率。

MBB的致命问题:增加功率不增加发电量。MBB技术通过减少功率损耗和减少主栅遮挡的方式提升组件的输出功率，但这个输出功率是在STC标准测试条件下做到的。实际应用过程中 MBB 并没有带来相应发电量的增益，甚至有实测数据表明 MBB 组件相比 5 主栅组件发电量低2%以上。相当于电站业主也为这部分多 出来的功率白付了钱，这也是MBB一直以来为电站业主所诟病的地方。

    叠瓦:未来方向，或将引领新一轮组件技术变革

叠瓦是目前最具竞争力的组件封装技术

叠瓦组件是根据主栅数量将常规电池片切成5片或者6片，将每小片叠加排布， 利用导电胶将其小片电池片连接成串，再经过串并联排版后层压成组件。

组件功率提升10%以上:电池效率越高，叠瓦增益越多。相比常规组件，叠瓦的理论上功率可以提升 15%，量产功率一般可以提升 10%-12%。基于M2规格单晶PERC电池，60版型的常规整片组件功率可以达到 315W，而采用叠瓦封装技术后，组件功率可以达到345W(整档功率，实际功率可能更高)。

叠瓦组件的功率提升，主要来自于减少封装留白电池数量的增加，其次来自于取消焊带及电池片切小带来的电流损耗的减少。另外叠瓦组件由于取消了焊带，正 面遮挡随之减少，也提升了少量功率。

相同面积叠瓦组件可以封装进更多的电池片。叠瓦组件取消了焊带，电池片之 间采用导电胶连接，实现了电池片之间0间距，大幅减少了封装留白，从而可以封装近更多的电池片。同样的组件面积下，使用传统封装方式可以封装60片电池片， 而使用叠瓦技术可以封装66片电池，这样便带来了10%的功率提升。

切小片电流功率减小，取消焊带进一步降低电阻。叠瓦组件一般将常规大小电池片切成5或6片，这样单片电池的电流仅为原来的1/5或 1/6，电流损耗也仅为 原来的1/25或1/36。电池间采用导电胶直接连接，相比采用焊带电阻更低，也降低了功率的损耗。

有效降低遮挡带来的发电量损失和热斑问题。由于叠瓦组件电池串数更多，发生遮挡时，可以有效地减少遮挡带来的发电量损失和热斑问题。

目前唯一支持超薄硅片的组件技术平台。传统组件封装技术使用了焊带作为电池片的连接工具，由于硅片与焊带的热膨胀系数不同，硅片太薄容易引发隐裂。而叠瓦组件取消了焊带，电池片之间互相堆叠连接，从而消除了焊带应力的影响。加上叠瓦目前主流方式是采用导电胶实现柔性连接，可以充分分散应力，从而使得叠瓦组件采用更薄的硅片有了可能。目前传统组件所采用的硅片还是以180μm为主， 而叠瓦组件所用的硅片厚度可以做到140μm-160μm，未来甚至有望降至120μm甚至 100μm。东方环晟曾在SNEC上展出过全球首款采用 100μm 硅片的高效叠瓦组件。

与主流技术均兼容。叠瓦组件对新技术的兼容性较好，支持双面、双玻等新型技术，兼容各类电池技术(PERC、HIT、Topcon)，这就保证了叠瓦在电池进入N型时代后依然能够保证极强的生命力。

封装成本略高，未来有望持平。目前从行业平均水平来看，受良率等因素的影响(叠瓦返工成本较高)，叠瓦的非硅成本略高于普通的封装方式，平均每W高 0.1-0.2元。但随着设备和工艺技术的进步以及良品率的提升，未来封装成本有望与普通方式持平。

叠瓦是目前最具竞争力的技术。与半片、MBB 等技术相比，尽管叠瓦组件也有很多的问题，但毕竟叠瓦的优势毕竟太大，且问题是未来可以逐步解决的，如设 备投资高、良率低等。

叠瓦组件的生产工艺

相比传统组件封装流程，叠瓦工艺主要多了3道工序:电池片切割、导电胶涂覆以及电池片叠片排版。

导电胶涂覆:点胶法应用较多，印刷法是未来方向。叠瓦组件电池片之间的连 接主流方法是采用导电胶连接，具体涂胶工艺分为点胶和印刷两种工艺。目前行业内采用点胶法的企业较多，但是印刷法可以实现更少的重叠宽度、更少的用胶量以及更高的涂胶精度，因此会是未来的发展方向。

叠瓦组件目前的电池片排版主要有横排版和竖排版两种类型。由于Sunpower拥有竖排版方面的专利，其他企业一般采用横排版较多。

叠瓦封装需要增加切片、排版等设备。相比常规组件，每GW 叠瓦组件生产线需要多增加8000万元的成本。目前每GW叠瓦组件设备投资在 2 亿元左右，其中叠瓦焊接机投资在1-1.1亿元左右，汇流条焊接机在3000-4000万元左右，其他设备5000-6000万元左右。主要的设备企业包括迈为股份、先导智能、沃特维、光远股份等。随着越来越多的设备企业参与，叠瓦的设备投资未来有望进一步降低。

叠瓦有望成为主流组件封装技术 

由于叠瓦是目前潜力最大的封装技术，符合技术进步的方向，很多组件企业都对叠瓦组件表现出浓厚的兴趣，并进行了一些相应的布局。在2019年上海 SNEC 展会上，有10余家企业展出了叠瓦组件。

叠瓦也是继半片后，组件企业布局最确定的技术。2018年底叠瓦组件产能在3GW左右，目前正在扩产的预计10GW左右，规划产能超过20GW。

长期来看，专利问题不会对叠瓦发展带来实质性阻碍

设计专利到期，工艺专利大部分未到期。叠瓦的专利分为设计专利和工艺专利， 目前市场所传的叠瓦专利到期，是指日本信越的叠瓦设计专利到期，而核心的工艺专利，如电池片排版、外观、连接等方面的专利并未到期，这方面专利的主要持有者主要是Sunpower，Solaria 也有部分专利。

国内厂商方面，东方环晟获得了 Sunpower 的专利授权，赛拉弗获得了 Solaria 的授权，协鑫集成通过收购Sunedison后获得了部分叠瓦专利，而后又获得了 Solaria的授权，这些厂商在国内也各自取得了一些专利。

短期来看，Sunpower 的专利布局很难绕过。Sunpower的专利布局最全面，从 电路、排版到外观设计各个环节都拥有专利，其工艺方案目前来看也是叠瓦技术的最优路径。未来其他企业只能通过牺牲一些成本或效率以避免专利侵权，或者通过支付专利费的形式获得 Sunpower 和东方环晟的专利授权。随着在国内的叠瓦专利申请成功，Sunpower 基本已经完成在中国、美国、欧洲几大主要市场的专利布局， 其他企业涉及专利纠纷的产品只能在这几大市场以外的区域销售。

长期来看，专利问题不会对叠瓦的发展带来实质性阻碍。长期来看，叠瓦一定 是行业发展的趋势。尽管 Sunpower 在专利上的布局非常强大，但仅是一些最优的工艺，并非堵住了所有的工艺空间(事实上也很难做到)。未来组件企业和设备厂商在叠瓦技术上仍然有施展的空间，可以通过改变叠瓦工艺顺序排列、外观设计等方式来规避专利问题。只要叠瓦技术足够优秀，行业便有继续探索的意愿。光伏行业额的空间足够大，容得下几家足够有竞争力的组件企业，不会出现一家独大的局 面。在巨额组件设备投资市场空间的诱惑下，设备厂商也会更愿意投入资源去研发新的叠瓦工艺，然后授权给购买设备的组件企业，从而进一步扩大叠瓦在组件端的渗透率。另外，中环在控股东方环晟后，也透露出通过产业链合作的方式、进一步 推广叠瓦组件的意愿。

专利保利能够激励企业研发，保障龙头企业的竞争优势。一直以来，光伏为业界所诟病的便是缺少壁垒，一旦出现超额收益，便会吸引资金的疯狂涌入，将超额收益变为零甚至是负值。行业的先发优势太小，企业巨额的研发投入不能带来持续 的利率回报。但一旦专利保护的氛围形成，企业便有了足够的激励去投入研发，而专利保护也能够保障龙头企业持续的竞争优势，构筑足够深的护城河。半导体行业就是一个很好的例子。

来源：新时代证券

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