高密度组件存在的致命问题

高密度组件存在的致命问题 光伏 蓝 摘要：本文介绍了高密度封装 技术的 原理， 简要 分析 了 封装 损失 的差异，同时 介绍了组件成本 的构成 ，以及 对系统 BOS 成本 的影响 ， 从生产制造环节和组件应用 环节 分析高密度存在的问 题 。 关键词：高密度 组件 ； 组件成本 ；叠焊 技术 ； 系统 成本 从去年开始 的硅片尺寸讨论 持续到现在 很 是 火热了一番，针对不同功率 组件 的 平衡部件 造 价 测算数据 五花八门 ， 大型地面电站和 分布式系统 ， 平单轴 和 固定式 对比 等 各种数据 着实 让 人眼 花 缭乱 。 近期 高密度封装技术 又 成为 讨论 的 热点 ， 笔者认为 ， 这是 行业过度竞争 的 必然， 如 同冷战 时期 的 军备 竞赛 一样 ， 华而不实 的 产品 层出不穷 ， 但作为制造 业 ， 技术路线 需要冷静 分析 ，一旦 方向 选 错可能万劫不复 。 以下是 笔者 针对公布出来的 数据做的测算，抛砖引 玉， 欢迎 批评、 指导 。 1. 几种 常见 高密度 封装 技术 1.1 叠焊 组件 叠焊 技术 是指在常规 MBB 圆焊带基础上 ，在电池片互联位置通过圆焊带压扁处理，实 现电池片类似叠瓦的排布； 但由于其负片间距的 特点，电池与电池拼接处无光利用，同时 重叠部分的电池 面积 白白浪费掉 也无法利 用。 经过测算 ， 此技术 的 CTM（ 电池到组件 功 率 ） 相比常规间距半片组件降低约 2.3%左右。 以 72-cell 的 M10 产品为例 ， 单块组件 功率 相比 常规半片 MBB 组件至少降低 11W 以上。 1.2 拼片组件 拼片技术是电池片 间 采用 扁平焊带焊接 将组件的片距缩小至 0.5~0.8mm，缩小组件尺 寸 。同时，电池 正面 焊带 采用三角焊带，可以增加直射光的利用， 可以 一定程度上 减小功率 损失 。 由于其电池片间隙缩小减少了 片间 光线 的漫反射， 所以 组件 CTM 相比常规间距半片 组件降低约 1%左右。 以 72-cell 的 M10 产品为例 ， 单块组件 功率 相比 常规半片 MBB 组件至 少降低 5W 左右。 另外 ， 因为工艺和 原 材料等原因 ，焊带顶角的角度 ≤ 120°，所以 只对直射 光 有用。 组件 厂家和 实验室 的太阳能模拟器的 光源产生的 大部分 是直射光，因此 三角焊带 对 组件的 测试 功 率 有利 。但是组件户外使用时，很少 （甚至是无 ） 会有直射光的能量 输入 。 因此 三角焊带 组 件 的发电性能会下降。 举例说明， 三角焊带组件功率标 540Wp，实际只相当于常规焊带 535Wp 的发电表现 ，中 高纬度 的电站此差异尤其明显，采用平单轴设计这个 差异 也会更明 显 。 2. 组件 成本的 影响 行业 内 主流 的几家 组件 大厂 的 尺寸 已公布 ， 笔者在这里就不赘述对比了，有兴趣的可以 做表格对比下 ， 组件 的 单瓦 材料 成本 （ 包含电池 ） ， 与 单块组件 的 功率成 反比 ，与消耗材料 成本 成 正比 。 组件 的制程 和 工艺 成本 因 技术 不同 都不一样，但是 工艺越复杂 ，制程良率的控 制难度越高，成本 相应 的也 会有变化 ， 因为 制程数据保密，本文不作分析，只对比材料 （ 含 电池 ） 的差异 。 2.1 单面组件 成本构成 与组件面积成本成正比的材料有：背板、 EVA、前板玻璃；成本占比约为 22%。与组件边 长成本成正比的材料有：硅胶、边框；成本占比约为 12%； 与组件单块瓦数成本反比的材料 有：电池片、接线盒、焊带、汇流条、其他；成本占比约为 66%。 综上，高功率能够带来更 多的材料的成本降低和组件成本的下降。 举例说明 ， 同 样 都是 M10 的 72-cell 组件 ， 采用 常规 半片 技术的 组件的 CTM 比 采用 叠 焊 技术 的 组件 的 CTM 高 2.3%，即 M10 的 常规 半片 组件的 功率 比 叠焊组件 的 功率 高 2.3%。 通 过测算 两者 的 材料 成本 （ 含 电池 ） 差 0.84%左右 ， 即 采用 M10 的 常规 半片 组件的 主流功率 比 采用 叠焊组件 主流功率 的 材料 成本 （ 含 电池 ） 低 0.84%左右 。 因为 电池片面积的交叠，导致电池片损失 是造成 组件成本上升的主要因素 ； 加上制程良 率 和 其他材料 的 特殊设计 等，组件的成本 差异 还会更大 。 从长远 来看 ，电池片成本仍是组件 成本的大头， 叠焊技术 很难在 整体 成本上实现 逆转 。 2.2 双面 组件 成本构成 通过下面图表分析得到 ： 与组件面积成本成正比的材料有：背板玻璃、 POE、前板玻璃； 合计 占比约为 26%。与组件边长成本成正比 的材料有：硅胶、边框； 合计 占比约为 10%。 与 组件单块瓦数成本反比的材料有：电池片、接线盒、焊带、汇流条、其他； 合计 成本占比约 为 64%。 同 样 以 M10 的 72-cell 组件 为例 ， 采用 常规 半片 技术的 组件的 CTM 比 采用 叠焊 技术 的 组件 的 CTM 高 2.3%，即 M10 的 常规 半片 组件的 功率 比 叠焊组件 的 功率 高 2.3%。 通过测算 两 者 的 材料 成本 （ 含 电池 ） 差 0.64%左右 ， 即 采用 M10 的 常规 半片 组件的 主流功率 比 采用 叠焊 组件 主流功率 的 材料 成本 （ 含 电池 ） 低 0.64%左右 。 同样道理 ， 因为 电池片面积的交叠，导致电池片损失 是造成 组件成本上升的主要因素 ； 加上制程良率 和 其他材料 的 特殊设计 等，组件的成本 差异 还会更大 。 从长 远 来看 ，电池片成 本仍是组件成本的大头， 叠焊技术 很难在 整体 成本上实现 逆转 。 59% 11% 11% 7% 4% 3% 2%1%1%1% 单玻组件成本构成 电池片 铝边框 前板玻璃 EVA 背板 接线盒 互联条 其它 硅胶 汇流条 3. 功率差异 BOS 的差异 3.1 采 用 组串逆变器 系统设计 通过 下 面图表 分析得到： BOS 中与组件数量成正比的项目有： 支架、组串逆变器、安装 费、直流线缆、部分交流线缆（逆变器到变压器），成本占比约为 61%； BOS 中与组件效率 成反比的项目有：土地。成本占比约为 9%。 综上，高功率 组件 能够带来更多的 BOS 的成本 降低和系统造价的下降。 举例说明 ， 同 样 都是 M10 的 72-cell 组件 ， 采用 常规 半片 技术 的 组件的 CTM 比 采用 叠 焊 技术 的 组件 的 CTM 高 2.3%，即 M10 的 常规 半片 组件的 功率 比 叠焊组件 的 功率 高 2.3%。 通 过测算 两者 的 BOS 成本 差 1.3%左右 ， 即 采用 M10 的 常规 半片 组件的 主流功率 比 采用 叠焊组 件 主流功率 的 BOS 低 1.3%左右 。 58% 9% 9% 8% 8% 3% 2% 1% 1%1% 双玻组件成本构成 电池片 前板玻璃 POE 铝边框 背板玻璃 接线盒 互联条 其它 硅胶 汇流条 3.2 采用 集中式 逆变器 的 系统设计 通过 下 面图表 分析得到： BOS 中与组件数量成正比的项目有：支架、逆变器、汇流箱、 安装费、直流线缆，占比约为 58%； BOS 与组件效率反比的 项目有：土地。占比约为 11%。 综上，高功率 组件 能够带来更多的 BOS 的成本降低和系统造价的下降。 同 样 以 M10 的 72-cell 组件 为例 ， 采用 常规 半片 技术的 组件的 CTM 比 采用 叠焊 技术 的 组件 的 CTM 高 2.3%，即 M10 的 常规 半片 组件的 功率 比 叠焊组件 的 功率 高 2.3%， 。 通过测算 两者 的 BOS 成本 差 1.3%左右 ， 即 采用 M10 的 常规 半片 组件的 主流功率 比 采用 叠焊组件 主流 功率 的 BOS 低 1.3%左右 。 29% 18% 9% 9% 9% 7% 5% 5% 5% 2%1%1% BOS成本构成（平单轴 +组串逆变器） 平单轴支架 建安费 组串式逆变器 交流线缆 土地费 升压站 直流线缆 箱变 非技术成本 建管费 交流配电柜 设计费 4. 结论 当前 ， 光伏行业硅片 尺寸多样 化 ， 组件封装技术也在做各种尝试 和研发 ， 组件 封装 技术 进步的 核心是要提高长期运行 的 可靠性 、 户外 发电表现等 ； 同时要兼顾降低 组件 单瓦 成本 ， 更重要 的 是 降低 系统造价 和度电成本 。 通过测算 ， 功率 提升 是 降低 组件 成本 和 度电成本 的最 佳 途径 ， 大尺寸硅片 是公认 的 行业 发展方向 无疑 是基于此前提 的 结论 。虽然 高 密度组件 外观 漂亮 ， 吸引人眼球，但是 存在致命的 先天性 问题 ， 组件 成本过高、 功率低 、制程 难度高 、 良 品率低 ， 这个 决定 了此技术不会是未来方向 ， 比如叠焊 组件 ， M10 产品 的单块功率 比 常规 间 距半片 组件至少 低 10Wp， 组件成本本和 BOS 成本 都不划算，这就决定了此 产品 只是 小众 ， 不能成为主流 。 做技术 不同于 做文章， 作文 要 曲 ， 曲 才能 “ 曲 径通幽 ” 引人入胜 ； 但是 技术进步 要求 工 艺实现起来 更 简单 便捷 、 产品设计 更简单 、 产品的最终 成本更低 ；工艺制程 简单才能保证 更 好的 制程 控制 能力 ， 产品简单才能 保证 可靠性 ， 减少出问题 的 概率 。 22% 17% 14%11% 11% 8% 5% 6% 3%2%1% BOS成本构成（固定式 +集中式逆变器） 建安费 固定式支架 集中式箱逆变一体机 土地费 交流线缆 升压站 直流线缆 非技术成本 建管费 设计费 汇流箱