光伏組件是最小有效發(fā)電單位,主要由九大核心部分組成。
光伏電池片單片發(fā)電量有限, 需經(jīng)串聯(lián)和封裝為組件,才能作為電源使用,因此光伏組件是可以單獨(dú)提供直流電輸出的最小 的不可分割的太陽電池裝置。光伏組件主要包括電池片、互聯(lián)條、匯流條、鋼化玻璃、EVA、 背板、鋁合金、硅膠、接線盒等九大核心組成部分。
組件設(shè)備與組件制備的各個工藝流程相對應(yīng),主要設(shè)備包括激光劃片機(jī)、串焊機(jī)、自動疊 層設(shè)備、層壓機(jī)以及自動流水線。
具體環(huán)節(jié)看,焊接環(huán)節(jié)需要的設(shè)備有激光劃片機(jī)、匯流條焊 接機(jī)、電池片串焊機(jī);層疊環(huán)節(jié)需要的設(shè)備為擺模板機(jī);層壓環(huán)節(jié)需要層壓機(jī);EL 測試 環(huán)節(jié)需要 EL 測試儀;裝框環(huán)節(jié)需要的設(shè)備為自動擺框裝框機(jī);裝接線盒環(huán)節(jié)需要接線盒焊接 機(jī);清洗環(huán)節(jié)需要的設(shè)備為組件翻轉(zhuǎn)單元;IV 測試環(huán)節(jié)用到的設(shè)備為 IV 曲線測試儀;成品檢 驗環(huán)節(jié)需要的設(shè)備為翻轉(zhuǎn)檢查單元;包裝環(huán)節(jié)需要包裝產(chǎn)線。除上述單一設(shè)備外,設(shè)備廠商還 可提供組件自動化裝備產(chǎn)線,涵蓋各個環(huán)節(jié),實現(xiàn)交鑰匙工程。在單 GW 組件產(chǎn)線的設(shè)備投資中,串焊機(jī)和層壓 機(jī)的價值量較高,投資占比約為 33%和 13%。
目前大規(guī)模應(yīng)用的電池片技術(shù)路線主要有 TOPCon 和 HJT 兩種。
OPCon 與現(xiàn)有產(chǎn)線兼容性高,相比 PERC 效率提升 1-1.5 pct 左右,可在現(xiàn)有產(chǎn) 能上進(jìn)行升級改造,發(fā)揮現(xiàn)有產(chǎn)能潛力的高性價比選擇,隨著 2021 年部分TOPCon 中試線投產(chǎn),2022 年批量規(guī)模產(chǎn)能落地,TOPCon 產(chǎn)能占比提升的趨勢將得到顯 現(xiàn)。
異質(zhì)結(jié)(Heterojunction with Intrinsic Thin Layer,HJT)理論轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到 28%, 有衰減率低、溫度系數(shù)低、雙面率高、弱光效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),可帶來明顯的全生命周期 發(fā)電效益提升。但 HJT 設(shè)備更迭成本較高,且目前技術(shù)水平與理論峰值尚有差距, 歷史產(chǎn)能負(fù)擔(dān)輕的新進(jìn)入企業(yè)較多。
2020 年我國電池片總產(chǎn)能 201GW,同比增長 22.8%,占全球總產(chǎn)能比例 80.7%。 預(yù)計 2021 年總產(chǎn)能將達(dá)到 308GW,全球約 360~385GW,其中 TOPCon 和 HJT 產(chǎn) 能均以中試線為主,2022 年有望規(guī)模落地的項目多為 TOPCon,短期內(nèi) TOPCon 增 量將遠(yuǎn)超 HJT。
光伏膠膜市場主要以 EVA、POE 膠膜為主,主要為透明 EVA 膠膜、白色 EVA 膠膜、POE 膠膜(包括多層共擠 POE 膠膜)三種類別。
目前組件封裝材料仍 以 EVA 膠膜為主,至今一直為市場的主流產(chǎn)品,但其占比有所下降,2020 年 約占光伏膠膜整體市場的 56.7%;POE 膠膜和共擠型 POE 膠膜占 25.5%的市 場份額。我們預(yù)計隨著雙玻組件、雙面電池的大規(guī)模應(yīng)用,POE/多層共擠 POE 膠膜到 2030 年的總體市場滲透率可以達(dá)到 36.2%,多層共擠 POE 膠膜在內(nèi) 的高品質(zhì)膠膜有望進(jìn)一步提升市場規(guī)模。
目前國內(nèi)EVA市場一直處于供不應(yīng)求的態(tài)勢,為了滿足日益增長的旺盛需求,EVA廠家紛紛實施擴(kuò)能計劃。
受疫情影響,原計劃在2020年投產(chǎn)的4套EVA裝置全部推遲至2021年,預(yù)計到2021年底,我國EVA總產(chǎn)能將達(dá)到187.2萬噸/年;到2022年底我國EVA總產(chǎn)能將達(dá)到247.2萬噸/年,行業(yè)競爭將會十分激烈。
光伏玻璃主要分為超白壓延玻璃和超白浮法玻璃,兩種玻璃的工藝不同。
與超白浮法玻璃相比,超白壓花玻璃的正面用特殊的絨面處理,減少光的 反射,反面用特殊花型處理,極大地增強(qiáng)了太陽光不同入射角的透過率。在太陽光斜射及 電池組件呈角度安裝時,超白壓花玻璃比超白浮法玻璃的綜合光透射比高約 3%至 4%。根 據(jù)實踐經(jīng)驗,太陽光透過率每提高 1%,光伏電池組件發(fā)電功率可提升約 0.8%,因此超白 壓花玻璃是晶體硅電池面板的首選材料。晶硅電池是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的光伏 電池,其在全球光伏電池市場的份額始終保持在 80%以上,所以超白壓延玻璃在市場中占 據(jù)更大份額。超白浮法玻璃主要應(yīng)用于薄膜電池。
目前,組件廠商對透光率的要求在 93.5%到 94%之間。
2020 年,鋼化 鍍膜玻璃大部分為單層鍍膜,透光率平均約 93.9%,2021 年以后新投玻璃產(chǎn)能基本均采用 雙層鍍膜,透光率可做到 94.2%以上。這對玻璃的透光率、反射率、強(qiáng)度、外觀質(zhì)量以及 與光伏電池片的適應(yīng)性要求很高,因此超白玻璃在料方設(shè)計、工藝系統(tǒng)設(shè)計、熔窯窯池結(jié) 構(gòu)、操作制度、控制制度和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等方面的要求都遠(yuǎn)高于普通玻璃。這拉開了普通 玻璃制造企業(yè)與超白玻璃制造企業(yè)的技術(shù)差距,形成了普通玻璃制造企業(yè)進(jìn)入光伏玻璃行業(yè)的技術(shù)壁壘。
太陽能背板是常規(guī)光伏組件的重要組成部分,成本占比約 3%。
常規(guī)太陽能組件自上而 下一般為“玻璃+EVA 膠膜+電池片+EVA 膠膜+背板”的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。背板位于太陽能電池 組件背面的最外層,保護(hù)電池組件免受外界環(huán)境的侵蝕,起到耐候絕緣的作用,因而需具 備優(yōu)異的耐高低溫、耐紫外輻射、耐環(huán)境老化和水汽阻隔、電氣絕緣等性能。根據(jù)材料屬性,光伏背板分為含氟背板與非氟背板,行業(yè)目前以含氟背板為主;根據(jù)生產(chǎn)工藝,光伏 背板可分為復(fù)合型、涂覆型和共擠型。
常規(guī)光伏組件背面采用傳統(tǒng)背 板,不具有透光性;雙面組件具有雙面透光的特性,正面發(fā)電的同時,背面也可通過吸收 地面等周圍環(huán)境的反射光、散射光等方式進(jìn)行發(fā)電。
相較于單面組件,雙面組件能夠帶來 5%-30%的發(fā)電增益,降本增效效果更加顯著。包括光伏組件龍頭晶科、晶澳在內(nèi)的多家 組件生產(chǎn)商已陸續(xù)規(guī)劃雙面組件產(chǎn)能。2019 年,雙面組件占比達(dá)到 14%,較 2017 年的 2%提高了12 個百分點(diǎn),市場占比快速提升。預(yù)計2023 年,雙面組件市占率有望達(dá)到50%, 成為行業(yè)重要產(chǎn)品類型。
雙玻為當(dāng)前雙面組件的主流解決方案。但是由于玻璃本身的性能優(yōu)勢,雙玻組件的耐磨性、絕緣性以及防水性能等方面均強(qiáng)于單面組 件,無鋁框設(shè)計的雙玻組件還能夠有效降低 PID 衰減現(xiàn)象出現(xiàn)的概率。但同時,雙玻組件 也面臨玻璃重量大不容易運(yùn)輸、易出現(xiàn)黃變、爆裂現(xiàn)象以及無鋁框設(shè)計造成組件易變形等 問題。
透明背板的出現(xiàn)有效解決雙玻組件痛點(diǎn)。
目前市場上透明背板可見光透過率 大于 90%,高透光率符合雙面組件的需求。相較于雙面雙玻組件,透明背板具有成本低廉 及發(fā)電量高等優(yōu)勢。雙玻組件、KPC 透明背板組件、CPC 透明背板組件單瓦成本分別為 0.61 元、0.61 元及 0.59 元,未來透明背板具有較大降本空間,且輕質(zhì)使得運(yùn)輸成本下降,透明背板在成本上具有競爭力。
同時,南方電網(wǎng)實證證明透明背板組件日平均發(fā)電小時數(shù)比雙玻組件高 0.02 小時,發(fā)電量增益 0.33%。透明背板亦可有效解決雙玻組件易受鹽堿腐蝕及 UV 衰退等痛點(diǎn),具有其獨(dú)立市場。
光伏賽道的邏輯,在于替換火電?;痣娔壳罢急?0%,到了2030年,光伏要達(dá)到30%,風(fēng)電24%,水電15%,核電8%。
原標(biāo)題:光伏組件梳理