【CITPV】组件技术大变迁 - 阿特斯邢国强

CSIQ NASDAQ Listed 从阿特斯规模化量产看组件技术大变迁邢国强资深副总裁兼首席技术官阿特斯阳光电力集团杭州，中国 2019年9月5日 2019 CITPV 中国国际光伏技术论坛 2Canadian Solar Inc. 光伏行业的摩尔定律 – learning rate (LR)增大Ø 光伏组件的LR已达到39.8% (2006-2018)Ø 技术进步 + 规模效应是LR提高的动力Ø 硅料、硅片和电池的成本下降速度相比组件要更快Ø 全球组件累计安装量里程碑： 2012：100GW 2015：200GW 2017：400GW 2018：500GW 2022 (?)：1000GW Ø 在2022年之前安装量达到1TW，LR回归23.2%历史平均水平？Source: International Technology Roadmap for PV (ITRPV), 2019 10th Edition, https://itrpv.vdma.org 3Canadian Solar Inc.0% 10%20%30%40%50%60%70% 80%90%100% 2016 2017 2018e 2019e 2020e 2021e N-type mono IBCN-type mono HITN-type mono PERTP-type mono PERC/PERLP-type mono Al-BSF P-type multi PERCP-type multi Al-BSFmc-SiPERCmonoPERCmc-SiAl-BSF monoAl-BSF太阳能电池技术市场份额变迁 Source: Bloomberg NEF, 2018 PV Manufacturing Overview: from Polysilicon to Module Ø PERC技术成为主流。单晶首先PERC化，多晶PERC在2020年/2021年也成为多晶主流技术。Ø P型晶硅技术保持95%以上市场份额。2021年单多晶技术占比达到50:50？Ø N型电池技术并没有看到显著提升市场份额？ 4Canadian Solar Inc. 过去十年多晶技术的进步 G5G6G8 高效多晶 P3: 金刚线+黑硅 P4: 多晶PERC P5: 铸锭单晶- 单晶性能 @ 多晶成本更大硅片尺寸157mm  166mm 5Canadian Solar Inc. 阿特斯的电池技术快速变迁 Ø P3: 金刚线+黑硅，2016年1月开始量产，2017年9月全面切换。Ø P4: 多晶黑硅PERC，2017年底1GW，2018年底4GW，目前7GW。Ø 2019年7月实现100%升级为PERC技术，领先 ITRPV路线图（以及其他一线厂商）若干年。Ø P5: 铸锭单晶，2018年第三季度开始 导入量产。0 %1 0 %2 0 %3 0 %4 0 %5 0 %6 0 %7 0 %8 0 %9 0 %1 0 0 % 1 7 -Q1 1 7 -Q2 1 7 -Q3 1 7 -Q4 1 8 -Q1 1 8 -Q2 1 8 -Q3 1 8 -Q4 1 9 -Q1 1 9 -Q2 1 9 -Q3 1 9 -Q4 2 0 -Q1 2 0 -Q2 2 0 -Q3 2 0 -Q4 P5P4P3P2多晶电池产能比例，按技术分类 6Canadian Solar Inc. PERC技术变迁Full Al-BSF PERC Bifacial PERC • 适用于单晶和多晶• 相比常规电池，效率提升1%以上• PERC电池对LID/LeTID更敏感• PERC显著提升组件功率，热斑问题凸显。半片技术变得非常必要。 • 适用于单晶和多晶，对电池厂商的技术能力有更高要求• PERC电池结构使双面化成为可能• PERC双面电池+双玻组件，让规模化双面组件制造成为可能• 阿特斯电池已实现100% PERC化，将实现全部双面化（基本完成）• 适用于常规单晶和多晶 7Canadian Solar Inc. 阿特斯LeTID管控方案Ø 铸锭/硅片：杂质控制及掺杂优化Ø 电池：优化的电池工艺，加强氢钝化以及抑制缺陷产生Ø “CSAR”：阿特斯领先 的专利技术 Material QualityOptimized Cell ProcessAdvanced Regeneration Intensified Inline Control 8Canadian Solar Inc. 组件技术变迁1. Double glass（双玻）2. Half-cut（半片）3. MBB（多主栅）4. Bifacial（双面）5. Paving（拼片）6. Shingle（叠瓦） 2016 2017 2018 半片More wattage, cooler temperature, lower hotspot risk, better shading tolerance叠瓦High power density, lowest hotspot riskBetter shading tolerance …… 五主栅 (5BB)More wattage, less crack risk双玻30 years warranty 半片+MBBLowest crack riskMore energy per watt半片+166硅片400W Poly moduleLower LCOE半片+双面5-20% more energy30 years warranty 2019 半片+双面+166硅片400W Poly module5-20% more energy30 years warrantyLowest LCOE全黑叠瓦~20% module eff.Perfect All Black 更高功率更好的可靠性更好的单瓦发电量量身定制阿特斯组件量产技术路线图 9Canadian Solar Inc. 阿特斯组件产品路线图常规组件整片电池 2017Ku半片组件半片电池 P3 (Poly BSF/Black Silicon) P4 (Poly PERC) P5 (PERC)400 W+!2017HDM叠瓦组件叠瓦电池 2019HiDM叠瓦叠瓦电池2018HiKu半片+大尺寸2018BiKu半片+双面 400W+! 2019HiKu+P5P5高效电池 完美全黑2019BiHiKuHiKu+双面优化跟踪支架 430W+!5BB MBB 1000V 1500VMono BSF/PERC Mono PERC Backsheet Bifacial Double Glass 10Canadian Solar Inc. 阿特斯量产组件技术三年大飞跃 整片5主栅半片MBB半片MBB HiKu HiDM2016/12 11Canadian Solar Inc. 144片电池360 ~ 400 W多晶 / 单晶 992x2000 mm 120片电池300 ~ 330 W多晶 / 单晶 992x1675 mm 半片组件的优势 组件NMOT降低1~2°C 更低的温度系数(Pmax)：-0.37 %/°C 更好的防遮光损失性能 更低的热斑温度：相比整片组件降低20°CØ 电阻损失降低75%Ø 组件功率增加4%Ø 更好的组件可靠性Ø 更高的单瓦发电量i 1/2i半片 整片HiKu 3W400W(166mm)144片电池400 ~ 445 W多晶 / 单晶 1048x2108 mm Ku 3U(157mm)Ku 3K(157mm) 12Canadian Solar Inc.1) 概念2) 市场分析 2017/6~7 2017/8~11 2018/1-3 2018/4-6 2018/7-101 2 3 4 51) 可行性分析2) 打样 1) 设计定型2) 产线改造 1) 认证完成2) 可靠性充分研究3) 产品发布 1) 2TP2) 导入量产3) 订单交付 166大尺寸硅片 – 从阿特斯到行业标准阿特斯从2018年开始率先导入166大尺寸硅片，已有产能~4GW 13Canadian Solar Inc. 系统信息位置 Los Angeles, USDC容量 26 MWDC/AC配比 1.3安装类型 1P trackerGCR 0.37 – 0.38系统电压 1500V系统寿命 25 years 性能指标 Mono 380W HiKu 410W弱光响应 @200W/m2 98% 96.5%温度系数 (%/℃ ) -0.39% -0.37%热系数 Uc 29 32首年衰减* 3.60% 2.00%年度衰减 0.68% 0.60%首年发电量 (kWh/kWp) 1897 1922* LeTID riskLCOE案例分析@LA, USA – 400+W HiKu vs. 单晶PERCSingle axis tracker systemBOS cost ↘ 1.2% 33.0 35.0 13.4 13.4 14.2 13.9 6.5 6.3 7.0 6.7 28.4 28.4 102.5 103.7 020406080100120 Mono 380W HiKu 410WLos Angelesc$/W System cost comparison系 列 6Others (permit, overhead, land, financing, connection)Direct laborDC electrical BOSStructrual BOSInverter and transformer Assumed module price 14Canadian Solar Inc. 32.2 35.0 0.8 30.031.032.033.034.035.036.0 Mono 380W HiKu 410WLos Angelesc$/W 实现相同LCOE，单晶售价应降低2.8c$/Wp5 1 .9 1 5 1 .0 45 0 .4 0 5 0 .7 0 5 1 .0 0 5 1 .3 0 5 1 .6 0 5 1 .9 0 5 2 .2 0 Mono 3 8 0 HiKu 4 1 0 WLos angeles$ /MWh LCOE Ø 相比380W单晶PERC组件，400+W HiKu组件可以降低LCOE约1.7%LCOE案例分析@LA, USA – 400+W HiKu vs. 单晶PERC-1.7% • 更低NMOT• 抗LeTID衰减性能• 年度衰减• 人力及系统BOS节省Ø 相同LCOE前提下，400+W HiKu组件价格可以比单晶PERC组件高2.8 c$/W 15Canadian Solar Inc. -1.6%-1.7% -1.7% -1.0% -2.8%US Brazil South Africa -2.2% ChinaAustraliaItaly SaudiArabia-1.7% 阿特斯独特的400+W HiKu组件 – LCOE vs. 单晶PERCØ 在不同的市场及地理条件，相比单晶PERC，400+W HiKu组件的LCOE降低幅度在1.0%~2.8%。 16Canadian Solar Inc. SAM双面组件 – Hot or Hype？ 如何优化双面系统？ 双面发电增益模拟的准确性？双面组件和双面系统是否可靠？BØ阻碍双面产品大规模应用的关键挑战：AC 17Canadian Solar Inc. 阿特斯双面发电测试系统分布 – 双面发电增益研究 Changshu 24kWBiKu, SAT 1P Albedo ~0.25Diffuse ratio ~58% 8.9%12 monthsSANDIA 11kWBiKu, SAT 1PAlbedo ~0.2 5.2%3 months Wuhai 150kWBiKu, SAT 1PAlbedo ~0.3Diffuse ratio ~50% 7.2%7 months4.6%8 monthsMojave Desert 22kWBiKu, SAT 1PAlbedo ~0.3Diffuse ratio ~30% 7.9%7 monthsU.S. ChinaBITEC 18kWBiKu, SAT 2PAlbedo ~0.2 / 0.66.4 - 15.6%7 months Wuhai 150kWBiKu, Fixed Changshu 12kWAlbedo ~0.6217.5%5 monthsSuzhou 80kWBiKu/BiHiKu, FixedAlbedo ~0.6-0.8Diffuse ratio ~58% Darlington ~2MW BiHiKu, SAT 1PAlbedo ~0.3 Planning constructionLast update: 2019/8/26 CompletedOn-goingConstructionCFV 14kWBiHiKu, SAT 1PAlbedo ~0.37.0%1 month Boulder 80kWBiKu, SAT 1PAlbedo ~0.3 7.7%2 months 9-13%1 month Australia 18Canadian Solar Inc. 阿特斯研发中心：设施及开发能力ü P3,P4,P5铸锭及单晶拉棒, DWS 切片技术开发ü 完整的铸锭/切片表征实验室 ü 开发高效、低成本电池技术及量产导入ü 专门的电池研发车间，完备的研发设备ü 行业内首个CNAS认证电池分析表征实验室ü 专注于光伏组件的创新开发ü 专门的组件研发线ü 高品质/低成本离网系统产品开发ü MLPE, Total Kits, 储能系统, 智能电网ü 符合ISO/IEC 17025, IEC 61215/ 61730/61701/62804, UL1703/1741全套标准要求ü 目击实验室资质：TUV Rheinland, CSA, VDEü 光伏系统性能研究 铸锭 硅片 系统产品 电池产品可靠性研究 组件研发中心 19Canadian Solar Inc. 14 33 47 54 34 37 41 94 74 3762 38 47 70 66 79 233 325 3881 10 18 8 17 12 12 5 17 301 2 6 16 25 105 103 109 121 115 132332 416 455 050100150200250300350400450500050100150200250300350400450500 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2 9 7 18 24 31 30 2139 31 67 66 73 150 183 25310 13 12 12 10 5 5 221 7 14 51 53 86 96 107 186 218 296 050100150200250300350050100150200250300350 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018Art Utilities Invention 专利申请 1938项专利授权 1115项光伏行业协会：阿特斯专利申请数量第1 数据来源：中国光伏行业协会《2018-2019年中国光伏产业年度报告》P 342 单位 数量 省份阿特斯 939 江苏英利 843 河北天合光能 826 江苏汉能 724 北京国家电网 576 北京晶科能源 572 浙江无锡尚德 396 江苏常州亿晶光电 363 江苏成都聚合 360 四川 比亚迪 306 广东广东爱康太阳能 290 广东中科院半导体所 270 北京中科院上海技术物理所 251 上海浙江大学 239 浙江铂阳顶荣 213 北京无锡同春 201 江苏友达光电 192 中国台湾阳光电源 192 安徽中国电子科技集团18所 181 天津 吉富新能源 178 上海 表97 我国光伏专利国内主要申请人情况第十三章 光伏专利 20Canadian Solar Inc. 总结Ø P3: 阿特斯在光伏产业率先导入MCCE湿法黑硅，并与金刚线切割叠加，降本增效，使其成为现在的多晶技术主流工艺Ø P4: 阿特斯国内首家实现GW级多晶PERC量产，成功解决了LID和LeTID问题。保持了多晶产品的性价比和LCOE优势。Ø P5: 铸锭单晶以“单晶效率、多晶成本”为目标，不断提高多晶技术竞争力。Ø 率先导入166mm大硅片，让组件量产进入4.0时代（400+瓦组件)Ø 半片、多主栅、双面、叠瓦组件实现全覆盖，全面淘汰整片组件，引领行业组件技术 革命。 21Canadian Solar Inc. 谢 谢