当前,伴随电池效率提升、组件封装技术的更新迭代以及更大尺寸组件的出现,组件的功率呈快速上升趋势。
回顾近年来光伏组件功率提升的历程,一方面,电池效率得到持续提升,单晶电池效率从2009年的17%提升到2020年的22.8%,PERC技术的大规模量产大幅提升了电池的转换效率;另一方面,高效组件不断进行技术加载、板型优化以及辅材增强,包括镀膜玻璃、加厚超软焊带、高透EVA、半片、多主栅(MBB)、叠瓦、叠焊、小间距等技术的应用;此外,硅片尺寸也逐渐增大,单晶硅片从125mm到156mm再到156.75mm,后续又出现158.75mm、161.7mm、166mm、210mm、182mm等多种规格。
其中,PERC电池效率持续提升。产业化的单晶PERC电池效率由2016年的不足21%提升到目前的23%以上,采用的技术主要包括低阻硅片、激光选择性发射极(SE)、正面高阻密栅等。PERC电池效率仍有进一步提升的空间,两年内量产效率有望提升到23.5%以上。
对于下一代电池技术的展望,N型TOPCon电池和异质结(HJT)电池的转换效率近期有了稳步提升,目前先进生产线转换效率能够达到24%以上。未来两年之内,随着效率继续提升和成本进一步下降,TOPCon电池和HJT电池有望逐步投入规模化量产。同时,钙钛矿/硅叠层电池技术也取得较大突破,放眼5年~10年后,钙钛矿有望和晶体硅电池技术叠加,达到30%以上的转换效率。
当组件效率相当时,通过适当增加尺寸提高功率有利于降低系统平衡(BOS)成本,但当组件尺寸进一步变大时,随着尺寸增加带来的BOS成本下降会越来越不明显。现有的大组件尺寸已经到达系统瓶颈值,未来的重点依然是提高组件转换效率。
组件尺寸进一步增大带来风险的同时,系统端BOS成本的下降也越来越不明显,未来继续靠增大尺寸来提升功率的做法已经基本失去价值。功率提升势必意味着电压或者电流的提升,如果电压下降,电流势必有更大提升,低电压可以增加组串容量,降低系统成本,但与此同时带来的大电流对系统及组件本身的影响不可轻视。
当前主要的组件封装技术中,半片技术通过电池切半降低组件内部电学损耗,从而提升组件功率,同时还具有非常出色的高温、高辐照发电能力(比全片电池组件工作温度低2-3℃)。此外,在局部阴影遮挡下发电量损失大幅减少;MBB技术通过提高光的利用率与收集电流的能力,提升电池效率与组件功率。“半片+MBB”已成为行业组件的主流封装技术,更高密度的封装技术也是未来趋势,但还需要进一步量产检验。
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