什么是光伏組件?
光伏組件(也叫太陽能電池板),是光伏發電系統的核心部分之一。由于單體太陽能電池本身易破碎,易被腐蝕,若直接暴露在大氣環境中,光電轉化效率會由于潮濕、灰塵、酸雨等影響而下降,以致損壞失效。
為確保光伏電池達到相應輸出功率、延長光伏電池使用壽命,一般會使用光伏玻璃、EVA膠膜、背板、邊框、接線盒、互聯條、匯流條等部件將光伏電池片制備成光伏組件。
光伏玻璃主要起到保護電池片不被腐蝕,增加電池片使用壽命
EVA膠膜的作用是粘結電池與光伏玻璃、電池與背膜
背板起到絕緣、防潮、抗紫外線、不透氣,耐老化,耐腐蝕的作用
邊框負責保護組件、便于連接和安裝
接線盒的作用是引出匯流條
經過制備組裝后,光伏組件的壽命可以達到25年以上。
什么是P型組件?
組件的主要成分是單晶硅,其導電性能介于導體和絕緣體之間,屬于半導體。完全不含雜質且無晶體格缺陷的純凈半導體成為本征半導體。單晶硅屬于4價原子,其化學結構比較穩定。為了增加其導電性能,往往在單晶硅中摻入五價的施主原子或三價的受主原子。因此而形成P型組件和N型組件。
P型組件是在單晶硅組件中,摻入少量化合價為3的元素,如鋁(Al)、硼(B)等。這些3價元素的原子代替硅晶格中的某些硅原子時,它會提供一個額外的空穴,使得組件中空穴密度遠大于電子密度。空穴的增加,降低電阻率,從而增加組件的導電性能。
圖片來源:一道新能
P型組件主要以PERC電池技術為主。P型組件的制備工藝相對簡單,成本相對較低,是目前市場上的主流型號,但光電轉換效率不如N型組件。
圖片來源:天合光能
P型組件工藝流程
過程:劃片、串焊、排版、疊焊、貼膠帶、前EL測試、層壓、切邊、外檢、組框、接線盒焊接并注膠、固化、絕緣耐壓測試、I-V測試、EL終檢、外觀檢查、打包
重點工藝環節:
串焊:
串焊方式:紅外焊接;
焊接作用:焊接電池正負極,將電池片串聯起來;
焊接溫度:240℃±30℃
匯流焊(疊焊機)工作原理:
疊焊機焊接原理是在高頻電磁場的作用下引起介電損耗而加熱,它主要是先利用渦流的原理,然后是電磁感應,最終是由電磁感應產生的電流焊上。
疊焊工序材料:
疊焊機工序涉及材料為匯流條,主要規格為4*0.3mm、4*0.4mm,4*0.25、6*0.25mm
EL測試:
太陽能電池組件缺陷檢測(EL)全自動測試儀利用晶體硅的電致發光原理,利用高分辨率的CCD相機拍攝組件的近紅外圖像,獲取并判定組件的缺陷。
層壓:
組件層壓:組板好的半成品組件通過流水線傳至層壓機內,通過抽真空將組件內的空氣抽出,然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起;進行層壓使組件內部結構更加致密,最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產的關鍵一步。
組框:
邊框介紹:邊框主要是鋁合金成分或其他高強度高分子材料。
鋁邊框的作用:①提高組件支撐強度;②保護組件玻璃邊角,防止濕氣浸入;③便于組件固定安裝;
組框類似與給玻璃裝一個鏡框;給玻璃組件裝鋁框,增加組件的支撐強度, 進一步的密封電池組件,防止濕氣水分進入,延長電池的使用壽命,便于安裝。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接;
測試:
耐壓測試:
測試目的:給組件施加4800V高電壓,保持一定時間,測試組件漏電流的大小,測量要求漏電流小于50μA。
測試條件:電壓4800V、升壓時間6-10S、測試時間1S
絕緣電阻測試:
測試目的:給組件施加1500V電壓,測量組件中的載流部分與組件邊框或外部之間的絕緣是否良好,測量標準電阻大于27MΩ
測試條件:電壓1500V,升壓時間3S、測試時間1S
接地連續性測試:
測試目的:給組件施加銘牌標定的2.5倍電流,測試組件接地點與邊框間的導通狀態,測試標準電阻小于100mΩ
測試條件:銘牌標定的2.5倍電流、測試時間1S、電阻上限100mΩ
P型組件技術路線
2023年,多晶產品提升需求不大,功率基本維持去年水平,常規多晶黑硅組件功率約為355W,PERC多晶黑硅組件功率約為425W,PERC鑄錠單晶組件約為450W。采用 166mm尺寸72片PERC單晶電池的組件功率達到460W;采用182mm尺寸72片PERC單晶電池的組件功率達到555W;采用210mm尺寸66片的PERC單晶電池的組件功率達到665W。
圖片來源:中國光伏行業協會
P型光伏組件即采用P型太陽能電池片組裝的光伏組件。中國光伏行業協會數據顯示,2023年,p型PERC多晶黑硅電池平均轉換效率達到21.4%,較2022年提高0.3個百分點;p型PERC鑄錠單晶電池平均轉換效率達到22.7%,較2022年提高0.2個百分點。2023年,p型單晶電池均采用PERC技術,平均轉換效率達到23.4%,較2022年提高0.2個百分點。
2023-2030 年不同電池技術路線市場占比變化趨勢
來源:中國光伏行業協會
1、bsf技術即鋁背場電池,鋁背場鈍化技術,轉化效率低于20%,2015年時候為光伏行業主流電池技術占據90%市場,由于轉換率低,現在基本淘汰。
2、PERC技術即發射極鈍化和背面接觸技術。轉化效率23% 左右,現在主流技術,市場占有率最高,基本大多數P型光伏組件都是采用PERC技術,實際轉換率21%以上。2020年PERC電池在全球市場中的占比已經超過85%,且目前以雙面PERC為主。
P型組件中標份額及價格走勢
2023年P型組件保住招投標市場上的主流位置。全年有167.04GW光伏組件招標項目定標,109家企業中標。
2023年組件招投標市場,一個重要主題即降價。P型光伏組件的中標價格從年初的1.8元/W左右,一路下探,跌至年尾的1元/W附近。最低價甚至跌至0.89元/W。
N型與P型組件大幅下跌的同時,兩者之間的價差也在逐漸靠近,直至2023年年末價格趨同,甚至有些N型組件的定標價格低于P型組件。
2024年一季度,光伏組件中標單價整體呈下行趨勢。1-3月,已明確組件類型中,N型約52.74GW,占比53%;P型約21.32GW,占比21%;P/N型(P型N型均采購,但未明確具體規模)約20.01GW,占比20%;未明確類型約5.78GW,占比6%。
P型組件未來發展趨勢
據光伏頭條(微信號:PV-2005)調研,2024年SNEC上,有超過53家推出了TOPCon產品,7家推出BC電池產品,P型已難覓蹤跡。由此可見,短短一年時間,P型組件生存空間已被不斷壓縮,N型成為當之無愧的主角,其發展速度令人咂舌。
據Infolink預測,2024年N型TOPCon電池技術的市占率將達到65%,成為市場主流;P型電池技術的市占率將下降至23%;HJT和BC電池技術合計市占率10%左右。
2023年5月,正泰新能就對海寧三期5GW PERC電池片項目改造升級為TOPCon項目并全面投產。
正泰新能海寧總部三期PERC技改TOPCon 5GW項目量產儀式
圖片來源:正泰新能
2024年3月11日,作為通威太陽能首個完成TOPcon技改出片的項目,金堂基地二期TOPcon項目首片電池片順利下線。
3月11日,通威太陽能金堂基地二期TOPCon項目首片電池片順利下線。
圖片來源:通威股份
2024年3月12日,愛旭股份發布公告,全資子公司將投資27.15億元將義烏基地現有25GW PERC電池產能升級改造為TOPCon電池產能,改造項目計劃于2024年4月啟動,預計2024年下半年陸續投產。
圖片來源:愛旭股份
2024年3月25日,易成新能發布公告,擬投資3.49億元對平煤隆基3條PERC產線實施TOPCon項目技改,平煤隆基共有20條 PERC產線。
圖片來源:易成新能
內容資料參考來源:能課堂、中國光伏行業協會CPIA、
愛旭股份、通威股份、正泰新能、易成新能、
廣州恒萊達光電有限公司、光伏小張同學等