重磅!隆基公布Hi-MO3双面半片组件本事黄皮书北

日期:2019-11-14编辑作者:北京赛车官方正版投注

天合光能的N型双核双面发电组件搭配MBB技术,60片组件功率可达335W,根据不同的安装环境,发电量提升最大可达35%,其双面发电的特性实现了有限空间里效率的最大化,可节约BOS及人工成本。另外,该款组件还可与跟踪系统完美搭配,适用于地面电站、农光互补、渔光互补等项目,首年衰减小于1%。

隆基高效PERC电池使组件具有优秀的弱光性能与低功率温度系数值,在2017、2018年连续获得TÜV莱茵“质胜中国”光伏组件仿真第一名;低光衰技术更使隆基的PERC组件在户外具有更好的发电表现,在PV magazine test中,隆基单、双面PERC组件的发电量均在同类型产品中排名第一2。

PERC双面双玻组件还具备双玻组件的天然优势,玻璃结构耐磨损、抗腐蚀性更强,透水率几乎为零,从根本上杜绝PID现象,防火等级也由普通晶硅组件的C级升级到A级,30年功率质保,广泛适用于高温、高湿、沙漠、海边等各种应用环境。

让所有光伏行业人士牵肠挂肚的SNEC展会已经进行到了第二天,展会人气有增无减,特别是各大企业展出的高效产品,令人眼花缭乱。就组件端来说,去年流行的双玻、PERC在今年已经不是热点,今年的热点是半片、双面、叠瓦。而且发布半片、双面等高效新型组件的企业不是有几家,而是起码有十几家。其他如逆变器、新型电池、光伏系统等产品也百花齐放,争奇斗艳。

以上大面积阴影遮挡时旁路二极管不启动的优势并不妨碍半片组件二极管对组件热斑的防护,根据实验与理论分析,发电状态下单块半片组件当一片半电池90%面积被完全遮挡时旁路二极管开始启动,而单块全片电池组件则是在整片电池50%面积被完全遮挡时旁路二极管启动;对于多个组件组成的光伏系统,以12块组件为例,其中一块半片组件的一块半电池被遮挡20%的面积时旁路二极管启动,对应的全片电池遮挡面积比例则为13%。可见半片技术使得组件在小面积遮挡时二极管更容易启动,增加对组件热斑效应的防护。另外,热斑导致的温升最大值发生在约10%的全电池面积遮挡时,此时尚未达到旁路二极管启动条件,半片技术使热斑温度降低约10~20oC的特性显著提高了组件可靠性。

增效

中节能的彩色高效PERC双玻组件采用独特的PVB技术,可以承受高载荷,抗冲击,零碎片,适用于农光、渔光、光伏幕墙、阳光屋顶等应用场景。该款组件的最大特点就是彩色,而且可定制透光率和颜色,颜值相当高。

隆基在2018年结合单晶P型双面PERC技术与半片技术推出了Hi-MO3组件,该产品延续了Hi-MO1单晶PERC组件的高效率低光衰及Hi-MO2双面双玻组件的高双面率,应用了半片技术后,组件功率与产品可靠性得到了进一步提升。应用于光资源丰富地区的大型地面电站配合固定支架或平单轴跟踪支架可实现最低度电成本,应用用于地表经过高反光处理的分布式电站则可显著提高项目的收益率。

另一组数据则来自于南非Boston70kW屋顶光伏项目,该项目系非洲地区首个双面双玻光伏项目,电站运行数据显示,PERC双面双玻组件发电量增益超过14%。

电工电气网】讯

在实验室正面打光测试时,半片技术可以使60片电池PERC组件的焊带热损耗降低5W以上,户外光照好时考虑到双面组件收到的背面辐照,所降低的热损耗可达8W以上,此时双面半片组件的工作温度相比全片的双面组件会有较明显的差别,该温差最高可达1oC以上,因此发电能力有所提升。基于高辐照时明显降低的内部热损耗与较低的工作温度,Hi-MO3组件应用于全球光资源非常丰富的地区发电优势尤为明显,如中国西部、中东、非洲北部与南部、澳大利亚、美国西部、墨西哥、智利等。根据Enrique Cabrera在德国太阳能研究中心所作的实证4,90%的地表反射率时半片技术使双面组件的系统效率提高了2.7%,在900W/m2以上辐照时,半片带来的系统效率增益更达到4.3%。关于组件工作温度需要指出的是,由于双面PERC电池背面使用局部铝栅线替代全覆盖的铝电极减小了对热效应强的红外光的吸收5,双面PERC组件的工作温度与单面PERC组件相当甚至略低。

双面组件,顾名思义两面均可发电。P型PERC、N型PERT、IBC、HJT等不同电池均可制备双面组件,一般用玻璃代替传统背板封装。但考虑电池成本低及技术约束小,P型PERC双面双玻组件当下成为被更多企业所认可的量产化路线,代表企业如晶澳太阳能、天合光能、隆基乐叶等。

晶科能源此次发布了Cheetah系列新品,其中单晶72片超高功率组件的超高输出功率令人印象深刻。改款组件产品采用了半片PERC电池结构技术,具备低电阻特性,转换效率最高至20.83%,72片单晶组件输出功率最高达到410W。晶科能源此次发布的新品叠加了当前最热的半片、PERC技术,可有效降低BOS成本,并减少阴影遮挡造成的发电量损失。

图4:全片与半片组件在不同电池遮挡面积时的热斑温度

降本

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产品特点与性能优势

此外,还可通过抬高组件高度、增大组件倾角等增加背面的吸收光源,从而提高背面的发电量增益。如匹配跟踪支架,更能凸显1 1>2的叠加优势,有望达到46%的发电增益。

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目前市场主流的半片组件均采用了上半部分与下半部分并联的设计,其中一半被大面积的阴影遮挡时并不会导致旁路二极管启动,这使得半片组件在竖向安装状态下,早、晚前排组件阴影开始遮挡组件下半部分时,上半部分仍可正常发电;同样的道理,如果安装高度不高或者地形地表环境复杂,双面组件上、下两部分将受光不均,此时半片双面组件的发电表现将优于全片组件。

随着补贴的不断下调,进一步要求组件厂商推出度电成本更低的高效产品,PERC双面双玻组件应运而生。一手“高效”,一手“低度电成本”,围绕光伏产业发展的两大核心关键词,PERC双面双玻组件正在开启新一轮光伏技术革新战。

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众所周知,作为光伏系统的核心设备,光伏组件的成本约占总系统成本的45%。光伏组件转换效率每提升1%,单块组件发电量将提高约6%。有效降低度电成本,提升组件效率是至关重要的。

中来的此款组件产品为N型 双面技术的叠加,号称为“双面王者”。相对于P型双面组件,N型双面组件背面的光电转换能力更强,是P型的1.2倍;与此同时,N型双面组件具有更低的衰减率,首年衰减为0,相比下来,25年衰减率比P型组件低10%左右。经测算,相比于普通的P型双面组件,中来的这款组件N型双面组件有高达0.95元/瓦的溢价空间。

3月25日,隆基发布了双面半片技术白皮书,该白皮书介绍了隆基Hi-MO3双面半片组件的设计特点、性能优势、系统设计等内容,具体分析了双面组件结合半片技术后带来的发电量优势、半片组件旁路二极管的启动条件、隆基双面组件在不同环境下的应用案例,对电站设计与投资者具有很高的参考价值。

除了具备高电力产出优势,接下来决定组件技术价值的则是量产的可行性,只有可快速普及的技术才有更高的价值。

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隆基股份总部位于西安国家民用航天产业基地,单晶工厂位于宁夏中宁和银川,切片工厂位于西安和无锡。到2014年底,隆基股份已经具备3GW单晶硅棒和单晶硅片的生产加工能力。按照公司规划,2017年公司单晶硅棒、硅片产能将达到6GW,从而更好地满足客户未来对单晶产品的需求。隆基股份的主要产品包括6英寸、6.5英寸、8英寸单晶硅棒、单晶硅片,以及M1、M2规格单晶硅片,主要应用于各类太阳能光伏电池。

从系统端考虑,由于PERC双面双玻组件功率提升及1500V的优势,还可有效减少土地、支架、汇流箱等BOS成本。以上述黄河晨阳共和100MW光伏项目为例,若全部采用PERC双面双玻345W组件,仅安装90MW就可以达到相同的发电量,将减少近10MW的安装量,节省项目投资近6000万元。

晋能科技的超高效异质结单晶太阳能组件采用异质结超高效双面电池技术,电池效率超过23.2%,具备及其优异的发电性能,背面可产生10%-30%的额外发电量。同时还具备优异弱光性能以及超低温度系数,通过严苛的冰雹测试,具有稳固的机械性能。整体较常规组件提升40%以上的发电量。

图3:全片与半片组件旁路二极管启动所需要的电池遮挡比例

顶层政策也印证了这一点,不仅领跑者基地将单、多晶组件门槛提高至17.8%、17%,而且2018年工信部跟进,抬高组件行业门槛,且新建和改扩建组件企业的产品,单晶组件和多晶组件的转换效率分别不低于17.8%和17%,与领跑者同步。这无不倒逼组件行业进行技术革新、效率“换挡”,加速平价上网倒计时。

隆基乐叶的双面半片PERC组件新品——Hi-MO3在Hi-MO1、PERC双面组件Hi-MO2基础上,对PERC电池及组件封装技术再次升级之后得到的新一代产品。Hi-MO3集合了半片、双面技术,组件正面功率达到320W,组件双面率大于75%。

图1:Hi-MO3组件示意图

自2015年国家光伏“领跑者”计划实施以来,光伏组件转换效率提升进入加速期,与此同时也开启了组件技术的“高效时代”。其中,既具有高转换效率又可实现商业化批量生产的莫过于PERC组件,2016——2017年从领跑者项目到普通光伏电站,发电量得到大幅提升,PERC技术日趋成熟,迭代传统组件技术成为主流。

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图2:a)半片组件与全片组件在阵列阴影遮挡时的功率输出情况,b)半片双面组件与全片双面组件在背面受光不均时的背面发电增益对比

重新定义度电成本

NO.7协鑫钙钛矿组件

隆基Hi-MO3采用高可靠封装材料,确保组件的抗PID性能并进一步提升了其长期可靠性;作为双玻组件,有边框Hi-MO3组件的正、背面均采用2mm厚度的玻璃从而减轻了组件的重量,便于安装及与跟踪支架的匹配;背面玻璃可以使用镀有白色陶瓷网格的玻璃,这样60片电池的双面组件正面功率可以提升近5W;Hi-MO3采用B面宽度30mm的边框使其可以承受正面5400Pa的静载,该边框采用短边无C面设计以降低对背面电池的阴影遮挡,相对常规边框可以提高双面组件的发电量;在低载荷地区也可以使用无边框的60片电池组件,这样可以节省组件的成本并且避免了边框对背面的遮挡;另外,笔形分体式接线盒的使用也使其不会遮挡电池背面。

当然,值得重视的是,对于双面组件的背面功率带来的发电量增益,目前暂无统一的行业标准度量。企业和行业积极呼吁尽快出台标准,合理界定背面发电量增益,以充分发挥PERC双面双玻组件对平价上网的积极作用。

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光伏组件在实际运行中难免被鸟粪、树叶等局部遮挡,如不及时清理持续的热斑效应会使组件发生不可逆的衰减甚至失效,理论分析3与实验数据均表明半片技术可以使组件热斑温度降低10~20oC,这将使Hi-MO3组件的可靠性得到进一步提升。

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NO.1晶科能源单晶72片超高功率组件

P型PERC双面技术是自2015年新出现的双面技术1,相对传统的N型双面与异质结双面电池,PERC双面电池采用低成本的P型硅片与铝栅线电极,且也能够获得高转换效率与最高约80%的电池双面率,因此具有极高的性价比。隆基在双面电池研发上可实现正面23.11%、背面18.97%的效率 ,量产电池的正面效率也已达22%以上。

事实上,不仅仅是测算数据,越来越多的实际电站运行数据也在证实着PERC双面双玻组件的高电力产出。一组来自国内首次大规模应用PERC双面双玻组件的黄河晨阳共和100MW光伏电站的对比数据显示,与常规单晶相比,PERC双面双玻组件的单瓦发电量平均提高13.35%。

相对于晶硅组件,钙钛矿组件制备成本低,而且具备更加优异的半导体性能。其材料性能达到90%左右即可实现20%以上的光电转换效率。而太阳能级硅的纯度必须达到6N。此外,钙钛矿具备更强的吸光能力以及更高的理论效率上限。目前钙钛矿电池仍然由于稳定性等原因难以实现商业化发展。但是协鑫此次展出的钙钛矿组件极具开创性,让人不由眼前一亮。

半片技术使电池工作电流减半从而显著降低焊带上的能量损失,单晶PERC电池的高电流及双面电池背面受光带来的工作电流增益使得双面PERC技术非常适合与半片技术相结合,带来功率、发电量、可靠性的多重提升。

相较常规组件,当下,PERC双面双玻组件无疑是重新定义度电成本的高效技术。在备受关注的白城应用领跑者5个项目中,3个项目均选择了PERC双面双玻组件,成为领跑者项目组件主流技术趋势。

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据介绍,PERC双面双玻组件在电池印刷环节改变了背面结构,与原有的PERC系列产线兼容度高,在组件环节,采用现有的双玻产线即可生产,量产化条件相对成熟。2017年初,晶澳太阳能等一线组件企业即已量产了PERC双面双玻组件。

展宇多晶黑硅太阳能组件输出功率最高达285W,4主栅光伏电池片的设计使得组件具备更均匀的电流收集能力,可降低组件内部电池片的电热损耗,同时外形上更阿基美观;此外,该款组件产品通过使用出色的玻璃及电池片的制绒技术,可以在弱光环境下保持优异的光电性能。

双面组件的发电量增益主要来自于背面,通过接收大气散射光及地面的反射光,进而提高组件整体发电量。据拥有PERC双面发电完全自主核心知识产权的晶澳太阳能测算,PERC双面双玻组件的发电量增益可达5%——30%。

该款组件正面效率达20.4%,组件功率最高可达335W,IBC设计正面无栅线遮挡,增大了受光面积,同时兼具半片技术的优势,可有效预防热斑效应;此外,双玻设计使得该组件的机械性能优异,可应对严苛的环境。

不同项目中,PERC双面双玻组件的发电量增益不同,对此组件供应商晶澳太阳能相关负责人解释,南非项目由于是安装在白色钢板的屋顶上,进一步增加了反射率,从而提高了背面发电量。“双面组件的发电量增益与实际应用场景密切相关,背面反射率越高,发电量增益越大,白色反光膜效果最佳。”

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叠酷是阿特斯发布的新一代高密度单晶PERC组件,相当于60片电池组件,将创新的高密度组件与单晶PERC技术进行完美的结合,研发出了功率高达335W且兼具美观性的组件产品。受益于钻进吸光面积的最大化和焊带电阻的零损耗,这款组件的效率高达20.16%。

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