近年来,光伏技术发展迅速、应用范围广,市场从原来仅重视高功率,日益转变为兼具高功率、在任何安装条件下的高发电量、低衰减和低成本的综合要求,从而进一步降低度电成本。所以如何降低度电成本成为目前行业最核心的问题,而作为光伏系统端发电的核心部件-光伏组件是重中之重,组件高功率是促成“平价上网”最直接、最有利的技术通道,提升组件功率主要从两方面入手:“开源”(提升内部光通量),“截流”(降低内部电损耗)。
3、半片电池组件的特点
半片电池组件与传统组件相比,主要表现在三个方面,如表1所示,由于减少了内部电路和内耗,封装效率提高;组件工作温度降低,热斑几率大大降低,提高了组件的可靠性和安全性。在阴影遮挡方面,由于独特的设计,比常规组件表现出优秀的抗遮挡性能。
4、半片组件发展趋势
半片电池组件与常规组件相比,在制造环节主要增加的是电池的切片、辅料和人工费用、设备折旧费等,增加的额外成本不多。但是半片电池组件比同版型的组件能提升5-10瓦(2%-4%),甚至更高。随着组件价格的持续走低,半片电池组件整体上系统成本是降低的,目前约降低0.9分-1分/瓦。
随着电站投资商平价上网的压力越来越大,对度电成本的诉求越来越高,在高效降本的前提下,不增加过多额外成本,但又能让输出功率有效提升的半片技术无疑是最佳的方案,“半片”技术将会得到大规模应用,,同时,根据国际机构ITRPV市场分析,未来几年,半片组件会有一定的释放,将从2018年的约5%扩到2028年的40%左右,平均年递增率约10%。参考图3,其数据来源于“International Technology Roadmap forPhotovoltaic Results ”。
1)当半片电池遮挡时,功率损失为30%。2)当遮挡程度变为1片电池宽度时,功率损失升高为31%。
3)当半块组件即72片半片电池完全被遮挡时,功率仍然能保持51%的输出。
“为了满足市场对于高技术、高质量、高效率且低成本产品的需求,东方日升在此次展会上推出了300瓦120片半片多晶黑硅组件、310瓦120片半片密栅多晶PERC组件、360瓦144片半片多晶黑硅组件、390瓦144片半片单晶PERC组件4款半片技术高效组件新产品。同时,还推出了密栅单晶PERC组件、叠片多晶黑硅组件等根据市场需求定制的高效率、高技术、高可靠技术系列产品。
半片组件适用性超高,能够适用于领跑者基地、超级领跑者基地等大型地面电站,以及分布式屋顶电站等所有电站项目。未来几年,半片组件或将逐渐成为光伏市场主流产品之一。
由于半片组件的特殊结构,当发生阴影遮挡,从理论上来说,由于旁路二极管的作用,半片组件和常规组件的输出功率的降低程度是不同的,为此小编在2012年做了如图1所示的遮挡实验,其中组件版型为72*2半片电池,分为遮挡底部1/2电池宽度、遮挡底部1片电池宽度、遮挡两头底部各1片电池宽度、半块组件遮挡等场景。另外,常规组件遮挡场景分为遮挡底部1/2电池宽度、遮挡底部1片电池宽度、遮挡底部奇数串各1片电池宽度。
2、半片组件的产品设计
半片组件内部结构设计包括串联结构和串联-并联结构、并联-串联结构等三种方式,常规组件通常采用串联结构,由于半片电池划片后电流减半,电压不变。所以如果使用串联结构进行设计,组件电压将是常规组件的一倍,会增加系统的成本,同时组件电压增倍后也存在一定的安全风险,所以为了保证和常规组件的整体输出电压、电流一致,半片电池组件一般会采用串联-并联结构设计,相当于两块小组件并联在一起。
如图2所示,半片电池组件与常规组件相同,均采用钢化玻璃、EVA和TPE(TPT、EPE)等背板进行封装。而接线盒会有所不同,一般采用三分体接线盒。在工艺上,半片组件工艺变更简单,由于电池片数量增加一倍,电池串联焊接的时间也会增加一倍,难点是汇流带引出线从组件背面中间引出,如果靠人工操作,会提高引出线处电池裂片或隐裂的风险,目前半片组件中间出线版型的汇流带焊接自动化难题已经被攻克,在一定程度上也促进了该半片电池组件的快速发展。
▲图2 常用的半片电池组件结构(串联-并联)
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