大尺寸高效双面组件技术发展趋势探讨-正泰新能源-何晨旭博士-solarbe文库

资源描述：

清洁能源系统集成运营商大尺寸高效双面组件技术发展趋势探讨江苏无锡 CSPV 2020.11.06 何晨旭博士 CONTENTS 目录 A.双面组件发展趋势分析 B.正泰 182双面 PERC高效组件设计 C.大尺寸双面组件透明背板技术 D.正泰产品实证介绍双面组件发展趋势分析双面组件市场发展趋势双面 PERC技术大尺寸硅片组件发展趋势大尺寸组件 LCOE分析双面组件市场发展趋势来源 PV infolink ⚫ 2020年双面组件需求量与市占率明显提升，下半年国内大型地面电站双面组件使用比例已超过 30； ⚫ 组件技术发展趋势双面、高效、大尺寸。来源 ITRPV 双面 PERC技术来源 PV infolink ⚫ 目前 PERC电池分为单面 PERC电池和双面 PERC电池； ⚫ 双面 PERC技术仍是目前主流技术方向。单面 PERC 双面 PERC 大尺寸硅片 ⚫ 硅片面积从 156发展到 182、 210，面积分别增加了 35和 80,电池、组件功率相应大幅增加； ⚫ 未来硅片尺寸会向更大尺寸发展， 21X 22X 23X 面积 Area 24432mm² 基准面积 Area 25199mm² （ 3.14 ↑）面积 Area 27416mm² （ 12.21 ↑ ）面积 Area 33011mm² （ 35.11 ↑ ）面积 Area 44096mm² （ 80.48 ↑ ） 23X 22X 21X 大尺寸双面组件功率档位 405420W 功率档位 440455W 组件功率 540W ⚫182双面组件功率可达 540W， 210双面组件功率可达 600W甚至 660W； ⚫未来硅片尺寸进一步加大，双面组件功率可达 700W 210 5x20半片功率档位 370390W 156.75144半片组件功率 600W/660W 158.75（ 144半片） 166（ 144半片） 182（ 144半片） 210（ 120半片）组件功率 700W 21X22X22X 1.88 1.76 1.62 1.51 1.50 1.38 1.48 1.47 11.27 11.10 10.54 10.37 10.71 10.53 10.79 10.52 1.91 1.90 1.75 1.73 1.84 1.80 1.88 1.79 4.20 4.08 4.14 4.00 3.69 3.64 4.64 4.26 19.3 18.8 18.0 17.6 17.7 17.3 18.8 18.0 0 5 10 15 20 25 166/2-72 166/2-78 182/2-72 182/2-78 210/2-60 210/2-66 210/3-60 210/4-60 美分每瓦 BOS 主要差异项对比组件安装支架材料支架安装 DC-BOS 四项累计大尺寸组件 BOS分析 ⚫ 182系列 78版型组件长度超过 2.4m，对当前跟踪支架的兼容性有更大的挑战； ⚫ 210系列切二设计具有最低的 BOS，得益于低电压特点，线缆节省是 BOS降低的主要因素。 182 系列 210 系列166 系列 *项目地美国，装机量 60MWdc，项目地面积及容配比固定， GCR0.320.33, 单排平单轴跟踪支架 ,, 集中逆变器， 30年生命期。 *组件安装成本与组件功率和组件重量相关大尺寸组件 LCOE 对比 166 系列 182系列 210 系列基于相同组件价格 ⚫ 210系列切二设计好于切三和切四设计，切二 66片设计具有最低的 LCOE； ⚫ 182系列 182组件的 LCOE比 210略高，但相差不大。 31.8 31.6 31.3 31.2 31.2 31.1 31.5 31.3 -0.4 -1.5 -1.8 -1.6 -1.9 -0.9 -1.4 -2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 30.8 31.0 31.2 31.4 31.6 31.8 166/2-72 166/2-78 182/2-72 182/2-78 210/2-60 210/2-66 210/3-60 210/4-60 / MWh * 项目地美国，装机量 60MWdc，项目地面积及容配比固定， GCR0.320.33, 单排平单轴跟踪支架 ,, 集中逆变器， 30年生命期。 210的挑战与机遇 210机遇 ⚫ 硅棒拉棒效率炉体 130/140/160 ⚫ 切片成品率 TTV崩边缺角 ⚫ 电池扩散和 PECVD均匀性 ⚫ 高电流热斑风险 /接线盒可靠性风险 ⚫ 抗机载能力较弱宽六列单玻组件 ⚫ 大宽幅玻璃 /EVA/BS等材料供应 ⚫ 组件过宽，无法以叠托方式放置入集装箱，需重新设计包装 ⚫ 人工搬运、安装速度 ⚫ 逆变器需重新设计以匹配高电流 ⚫ 硅片成本潜力 ⚫ 电池产能大，非硅成本潜力 ⚫ 组件功率达 660W ⚫ 电站 BOS/LCOE潜力 210挑战正泰 182双面 PERC高效组件设计技术集成高效双面 PERC电池多主栅技术半片技术无损切割技术高密度小间距技术高透 AR玻璃技术 Astro5 455W166/72 490W166/78545W 182/72 590W182/78 600W/660210 ASTRO 系列产品迭代 ASTRO 1 ASTRO 2 ASTRO 3 ASTRO 4 ASTRO 5 2016 2018 2017 2019 2020 ✓ 4BB高效 PERC黑硅技术 4BBPERCBlack Silicon ✓ 5BB高效单晶 PERC技术 5BB Hi Eff Mono Perc ✓ G1 158.75 ✓ 高效 PERCSEHC技术 G1 Wafer Hi Eff Perc Mono SEHalf Cut ✓ M6 166 ✓ 22.5高效 PERC ✓ MBBHC M6 Wafer“ 22.5 Eff Perc” MBBHalf Cut ✓ M10 ✓ 23高效 PERC ✓ 高密度新切割工艺 ✓ MBBHC M10 Wafer“ 23 Eff Perc”Hi DensityMBBHalf Cut 182mm182mm 多主栅半片设计Multi-busbar Half cut design 23 双面背钝化电池 23 PERC cell 高密度封装 High-density Interconnection 无损切割 Non-destructive cutting 掺镓硅片 Ga doped wafer 35mm Frame Face-B 双面双玻设计 Double Glass Design ASTRO 5 Twins 双面双玻产品 ASTRO 5 Twins 0.5 6 0.47 0 .16 1.2 1 0.8 0 0.4 9 0.42 0 .13 1.0 6 0.7 5 0.4 1 0.3 7 0 .11 0.8 6 0 .65 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 Optical Loss front resistive losses rear resistive losses front recomb losses rear recomb losses 效率损失值 / 效率损失 Base效率 23.2 优化 1效率 23.5 优化 2效率 24.0 Astro5 182 双面 PERC电池技术光学损失正面传输损失背面传输损失正面复合损失背面复合损失 23.2 23.5 24 ⚫ 根据 PERC-Base效率 23.2的损耗分析可知，电池效率损失主要体现在正面光学损失，正 /背表面传输损失，正 /背表面复合损失； ⚫ 分别针对以上效率损失进行优化，尤其是正表面复合损失，效率可达到 23.5甚至 24。多主栅技术提高组件效率 0.40.6 5BB组件 MBB组件 ⚫ 可缩短细栅线电流传输距离 ,降低 RS，提高效率，具有更好的抗隐裂能力光学性能电学性能 ⚫ 光学利用率由 5以下提高到 40以上半片技术 ⚫ 更低的内阻 Rs损失 ,光电转换效率提升 ⚫ 串并联电路设计，降低组件电流失配损失 ⚫ 更低的阴影遮挡损失，热斑温度低 20℃ ，热斑风险低 ⚫ 半片版型更多间隙，增加了零深度反射，光学增益 1.5 半片技术 -提升可靠性 I ½ I 无损切割技术 ⚫ 常规划片激光损伤 4060，掰片导致硅衬底损伤，有大量微裂纹 ⚫ 无损划片无激光损伤，断面光滑无微裂纹常规划片无损划片 ⚫ 常规划片热影响区 80-150μm ⚫ 无损划片基本无热影响区 ,减少切割造成的电池效率损失，可提升组件功率 1W 常规划片无损划片无损切割技术 538.0 539.7 537.0 537.5 538.0 538.5 539.0 539.5 540.0 常规切割无损切割功率 /W 无损整片多刀↑ 20 抗弯强度提升 ⚫ 无损切割较多刀划抗弯强度提升 30，抗隐裂抗碎片能力提升无损切割技术 ⚫ 载荷测试在指定范围内安装，机载损失＜ 1，可扩展组件安装范围多刀划无损切割 ⚫ 层压后电池切割面隐裂比例下降 30，大幅提升组件良率 ⚫ 无损切割可望成为大尺寸组件标配无损切割技术 35 5 多刀划片无损划片层压后隐裂层压后 EL（ 182小间距）高密度焊接焊带整形技术常规间距焊带折弯负间距焊带整形叠焊基准组件效率 0.3 组件良率无损切割可降低隐裂风险小间距焊带整形折弯优化方案负间距小间距双层高透镀膜技术高透双层 AR膜水汽分子封闭孔薄膜致密二氧化硅层 ⚫ 双层镀膜技术（合理的膜厚和折射率搭配） ⚫ 提高透光率 ⚫ 隔绝水汽，提高环境耐候性能 ⚫ 双层较单层透光率增加 0.3，具有宽频増透的效果机械载荷 ⚫固定支架静载正面 5400Pa/背面 2400Pa，跟踪支架静载正面 2400Pa/背面 2400Pa。模拟跟踪支架安装方式模拟固定支架安装方式热斑测试发热电池电路原理图遮挡面积 IV测试图 120 130 140 150 160 170 180 190 72M 156 整片 72M 158 整片 60M 158 半片 60M 166 半片 72M 158 半片 72M 166 半片 78M 166 半片 72M 182 半片热斑测试数据 ⚫ 182组件热斑试验通过，测试结果温度在 150160℃ ，热斑的低温降低了组件的损毁风险，直接保障了客户的安全隐患和发电损失。双面设计 -背面发电增益 ⚫ 根据不同的应用场景，双面组件的背面功率增益 525； ⚫ 双玻白漆地面追踪支架的发电量增益达到 24.73。双面发电增益 0.00 7.65 10.40 11.81 14.25 24.73 0 5 10 15 20 25 30 单面单玻泥土网格双玻泥土网格双玻水泥透明双玻水泥网格双玻白漆网格双玻白漆跟踪支架发电增益地点浙江海宁正泰新能源实证基地北纬 30°34′；东经 120°84′ 大尺寸双面组件透明背板技术透明背板迎来窗口期 ⚫ 2021年光伏玻璃原片仍有 24.9万吨的供需缺口，玻璃供应不足，正成为制约大尺寸双面组件应用推广的瓶颈； ⚫ 玻璃新窑炉建设需要 2年时间。背板宽幅增加只需工装改变，周期较短。供需驱动透明背板市场迎来爆发窗口期。需求 2020E 2021E 3.2mm 玻璃需求量（万吨） 456.5 510.0 3.2mm 玻璃原片良品率 82 82 3.2mm 玻璃深加工良品率 95 95 3.2mm 玻璃对应原片需求（ t/d 16278.1 18186.2 2.0mm 玻璃需求量（万吨） 190.2 343.3 2.0mm 玻璃原片良品率 78 78 2.0mm 玻璃深加工良品率 95 95 2.0mm 玻璃对应原片需求（ t/d 7130.4 12868.5 玻璃行业原片总需求（ t/d） 23408.4 31054.7 理论供给平衡量（ t/d） 26685.6 35402.4 供给 2020E 2021E 玻璃供给量（ t/d） 25510 34710 玻璃供需缺口（ t/d） 1175.6 692.4 数据来源安信证券 24 24 26.526.426.426.426.426.428 28 29 29 29 29 29 24 24 26 26 30 34 37 43 2022 2426 2830 3234 3638 4042 4446 4850 3.2mm光伏玻璃价格趋势（元 /平方米）透明背板组件 BOM成本分析 ⚫ 随着玻璃价格的上涨，透明背板的成本变得更加有竞争力； ⚫ KPC、 CPC透明背板具有较大的降本空间， CPC透明未来成本有可能接近常规背板材料。 0.53 0.61 0.65 0.61 0.59 -0.05 0.05 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 单玻 2.0双玻透明背板（ T 透明背板（ K 透明背板（ C 组件成本（元 /W 材料比例（） 182组件 BOM成本分析胶膜玻璃背板 /背玻边框接线盒组件单瓦成本组件结构对比 2.0mm 半钢化玻璃 2.0mm 半钢化玻璃双面电池片封装胶膜双面双玻组件结构图 3.2mm全钢化玻璃透明背板双面电池片透明背板双面组件结构图封装胶膜 ⚫ 透明背板和双面双玻结构上的差异导致其性能有比较大的差异。