'光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術'

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報告綜述:

組件環節即將迎來新一輪的技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。歷史上光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產 品和價格的快速下降,也深刻地改變了該環節的競爭格局,如多晶硅環節的 冷氫化、硅片環節的單晶替代多晶、電池片環節的PERC技術。下一個迎來 技術變革的會是組件環節。

疊瓦是未來組件技術發展的方向

目前,新興的組件技術主要包括半片、MBB、疊瓦等。目前半片技術已經初 具規模,主流組件廠均有佈局。但半片技術由於功率提升有限,以及封裝留 白過多,不符合高效組件發展的方向,只能作為過渡期的技術。而MBB的 致命問題是增加功率不增加發電量,不能降低 LCOE,不符合通過技術進步 提效降本的理念。疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術,可以提升組件功 率提升 10%以上,電池效率越高,疊瓦增益越多。疊瓦組件的功率提升,主 要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於取消焊帶及電池片切小 帶來的電流損耗的減少。另外焊帶的取消減少正面遮擋,也提升了少量功率。

疊瓦有望成為主流組件封裝技術

在 2019 年上海 SNEC 展會上,有10餘家企業展出了疊瓦組件。疊瓦也是繼 半片後,組件企業佈局最確定的技術,2018 年底疊瓦組件產能在 3GW 左右, 目前正在擴產的預計 10GW 左右,未來規劃產能超過20GW。

長期來看,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙

短期來看,Sunpower 的專利佈局很難繞過。Sunpower 的專利佈局最全面也 最優。未來其他企業只能通過犧牲一些成本或效率以避免專利侵權,或者通 過支付專利費的形式獲得Sunpower和東方環晟的專利授權。長期來看,疊 瓦一定是行業發展的趨勢,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙。組 件企業和設備廠商仍可以通過改變疊瓦工藝順序排列、外觀設計等方式來規 避專利問題。

報告內容:

1、 組件環節即將迎來新一輪技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。無論通過技術變革提升轉換效率,還是降低產品成本, 最終都是為了降低光伏發電的度電成本(LCOE)。當前,平價上網時代正在加速到 來,行業也呼喚更多的技術進步來進一步降低光伏的度電成本,增加光伏對其他能 源的競爭優勢。

歷史上,光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產品和價格的快速下降,也深 刻地改變了該環節的競爭格局。多晶硅的技術變革始於2010年前後的冷氫化,保 利協鑫開始成長為全球硅王。硅片最近的技術變革始於單晶的快速成長以及對多晶 的替代,單晶硅片環節隆基和中環雙寡頭的格局開始形成。電池片的技術變革主要 是 PERC 電池的普及,通威成為全球 PERC 電池龍頭,同時愛旭等新興第三方電池 廠也正在崛起。

一直以來,組件被認為是最不具備競爭壁壘的環節。從設備投資來看,組件環 節所需的投資最少,根據中國光伏協會數據,2018 年 PERC 電池產線的投資額為42萬元/W,組件生產線的投資成本僅為 6.8 萬元/MW,僅為PERC電池線的 16.2%。 從技術複雜度來看,組件環節僅涉及對電池片的串聯和封裝,技術難度顯著低於多 晶硅、硅片、電池片環節。

我們認為,下一輪的技術變革,會首先從組件環節開始(通過減少封裝留白和 減少功率損耗提升組件功率),其次是電池環節從 P 型電池進化為 N 型電池。電池 片與組件的技術變革是一定是交替進行的,電池片效率提高後,需要更先進的封裝 技術來將放大高效電池的優點,而先進封裝技術應用後,電池片進一步的效率提升 也有了更好的載體。

2、 組件技術變革期已到,疊瓦是未來方向

2.1、 組件封裝技術的成長:半片已初具規模,疊瓦正在崛起

從組件封裝環節來看,如何才能降低光伏的LCOE?當前組件的降本工作已經 快做到極致,各項輔材繼續降本的空間不大,所能做的便是通過技術進步提升組件 的轉換效率從而降低光伏的LCOE。

組件封裝環節提升轉換效率的主流途徑有兩種,一種是降低電池的功率損耗,另一種是減少組件內封裝留白,從而使得單位面積的發電量更多。

降低電池的功率損耗主要通過電池片小型化實現。所謂電池片小型化不是使用 更小的硅片製成電池,而是將常規的電池切成數片後連接成串,由於電池片切小後 電流減小,因而帶來的損耗也隨之減少。

減少封裝留白可以使得單位面積的發電量更多。傳統的組件封裝技術使用焊帶 將電池片串聯起來,由於受到應力的影響,電池片之間不可能做到沒有縫隙,一般 會有 2-3mm的間距,同時由於匯流條的存在,電池串邊緣與組件邊框之間也存在 一定的間距。對於光伏發電來說,這些區域都是不能發電的無效區域。正是由於這 些無效區域的存在,才使得組件的效率顯著低於電池效率。未來先進的組件封裝技 術,首要任務便是消滅這些無效區域,從而提升組件的效率,使得單位面積的輸出 最大化。

目前新興的組件技術主要有半片、MBB(多主柵)和疊瓦等。目前半片技術 發展較快,已經初步具備一定的規模,最新的組件出口顯示,目前半片在出口組件 中的佔比已達 29.1%,基本以大廠為主。疊瓦技術正在崛起中,目前在出口組件中 的佔比已經達到 5%。

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組件環節即將迎來新一輪的技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。歷史上光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產 品和價格的快速下降,也深刻地改變了該環節的競爭格局,如多晶硅環節的 冷氫化、硅片環節的單晶替代多晶、電池片環節的PERC技術。下一個迎來 技術變革的會是組件環節。

疊瓦是未來組件技術發展的方向

目前,新興的組件技術主要包括半片、MBB、疊瓦等。目前半片技術已經初 具規模,主流組件廠均有佈局。但半片技術由於功率提升有限,以及封裝留 白過多,不符合高效組件發展的方向,只能作為過渡期的技術。而MBB的 致命問題是增加功率不增加發電量,不能降低 LCOE,不符合通過技術進步 提效降本的理念。疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術,可以提升組件功 率提升 10%以上,電池效率越高,疊瓦增益越多。疊瓦組件的功率提升,主 要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於取消焊帶及電池片切小 帶來的電流損耗的減少。另外焊帶的取消減少正面遮擋,也提升了少量功率。

疊瓦有望成為主流組件封裝技術

在 2019 年上海 SNEC 展會上,有10餘家企業展出了疊瓦組件。疊瓦也是繼 半片後,組件企業佈局最確定的技術,2018 年底疊瓦組件產能在 3GW 左右, 目前正在擴產的預計 10GW 左右,未來規劃產能超過20GW。

長期來看,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙

短期來看,Sunpower 的專利佈局很難繞過。Sunpower 的專利佈局最全面也 最優。未來其他企業只能通過犧牲一些成本或效率以避免專利侵權,或者通 過支付專利費的形式獲得Sunpower和東方環晟的專利授權。長期來看,疊 瓦一定是行業發展的趨勢,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙。組 件企業和設備廠商仍可以通過改變疊瓦工藝順序排列、外觀設計等方式來規 避專利問題。

報告內容:

1、 組件環節即將迎來新一輪技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。無論通過技術變革提升轉換效率,還是降低產品成本, 最終都是為了降低光伏發電的度電成本(LCOE)。當前,平價上網時代正在加速到 來,行業也呼喚更多的技術進步來進一步降低光伏的度電成本,增加光伏對其他能 源的競爭優勢。

歷史上,光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產品和價格的快速下降,也深 刻地改變了該環節的競爭格局。多晶硅的技術變革始於2010年前後的冷氫化,保 利協鑫開始成長為全球硅王。硅片最近的技術變革始於單晶的快速成長以及對多晶 的替代,單晶硅片環節隆基和中環雙寡頭的格局開始形成。電池片的技術變革主要 是 PERC 電池的普及,通威成為全球 PERC 電池龍頭,同時愛旭等新興第三方電池 廠也正在崛起。

一直以來,組件被認為是最不具備競爭壁壘的環節。從設備投資來看,組件環 節所需的投資最少,根據中國光伏協會數據,2018 年 PERC 電池產線的投資額為42萬元/W,組件生產線的投資成本僅為 6.8 萬元/MW,僅為PERC電池線的 16.2%。 從技術複雜度來看,組件環節僅涉及對電池片的串聯和封裝,技術難度顯著低於多 晶硅、硅片、電池片環節。

我們認為,下一輪的技術變革,會首先從組件環節開始(通過減少封裝留白和 減少功率損耗提升組件功率),其次是電池環節從 P 型電池進化為 N 型電池。電池 片與組件的技術變革是一定是交替進行的,電池片效率提高後,需要更先進的封裝 技術來將放大高效電池的優點,而先進封裝技術應用後,電池片進一步的效率提升 也有了更好的載體。

2、 組件技術變革期已到,疊瓦是未來方向

2.1、 組件封裝技術的成長:半片已初具規模,疊瓦正在崛起

從組件封裝環節來看,如何才能降低光伏的LCOE?當前組件的降本工作已經 快做到極致,各項輔材繼續降本的空間不大,所能做的便是通過技術進步提升組件 的轉換效率從而降低光伏的LCOE。

組件封裝環節提升轉換效率的主流途徑有兩種,一種是降低電池的功率損耗,另一種是減少組件內封裝留白,從而使得單位面積的發電量更多。

降低電池的功率損耗主要通過電池片小型化實現。所謂電池片小型化不是使用 更小的硅片製成電池,而是將常規的電池切成數片後連接成串,由於電池片切小後 電流減小,因而帶來的損耗也隨之減少。

減少封裝留白可以使得單位面積的發電量更多。傳統的組件封裝技術使用焊帶 將電池片串聯起來,由於受到應力的影響,電池片之間不可能做到沒有縫隙,一般 會有 2-3mm的間距,同時由於匯流條的存在,電池串邊緣與組件邊框之間也存在 一定的間距。對於光伏發電來說,這些區域都是不能發電的無效區域。正是由於這 些無效區域的存在,才使得組件的效率顯著低於電池效率。未來先進的組件封裝技 術,首要任務便是消滅這些無效區域,從而提升組件的效率,使得單位面積的輸出 最大化。

目前新興的組件技術主要有半片、MBB(多主柵)和疊瓦等。目前半片技術 發展較快,已經初步具備一定的規模,最新的組件出口顯示,目前半片在出口組件 中的佔比已達 29.1%,基本以大廠為主。疊瓦技術正在崛起中,目前在出口組件中 的佔比已經達到 5%。

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組件環節即將迎來新一輪的技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。歷史上光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產 品和價格的快速下降,也深刻地改變了該環節的競爭格局,如多晶硅環節的 冷氫化、硅片環節的單晶替代多晶、電池片環節的PERC技術。下一個迎來 技術變革的會是組件環節。

疊瓦是未來組件技術發展的方向

目前,新興的組件技術主要包括半片、MBB、疊瓦等。目前半片技術已經初 具規模,主流組件廠均有佈局。但半片技術由於功率提升有限,以及封裝留 白過多,不符合高效組件發展的方向,只能作為過渡期的技術。而MBB的 致命問題是增加功率不增加發電量,不能降低 LCOE,不符合通過技術進步 提效降本的理念。疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術,可以提升組件功 率提升 10%以上,電池效率越高,疊瓦增益越多。疊瓦組件的功率提升,主 要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於取消焊帶及電池片切小 帶來的電流損耗的減少。另外焊帶的取消減少正面遮擋,也提升了少量功率。

疊瓦有望成為主流組件封裝技術

在 2019 年上海 SNEC 展會上,有10餘家企業展出了疊瓦組件。疊瓦也是繼 半片後,組件企業佈局最確定的技術,2018 年底疊瓦組件產能在 3GW 左右, 目前正在擴產的預計 10GW 左右,未來規劃產能超過20GW。

長期來看,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙

短期來看,Sunpower 的專利佈局很難繞過。Sunpower 的專利佈局最全面也 最優。未來其他企業只能通過犧牲一些成本或效率以避免專利侵權,或者通 過支付專利費的形式獲得Sunpower和東方環晟的專利授權。長期來看,疊 瓦一定是行業發展的趨勢,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙。組 件企業和設備廠商仍可以通過改變疊瓦工藝順序排列、外觀設計等方式來規 避專利問題。

報告內容:

1、 組件環節即將迎來新一輪技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。無論通過技術變革提升轉換效率,還是降低產品成本, 最終都是為了降低光伏發電的度電成本(LCOE)。當前,平價上網時代正在加速到 來,行業也呼喚更多的技術進步來進一步降低光伏的度電成本,增加光伏對其他能 源的競爭優勢。

歷史上,光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產品和價格的快速下降,也深 刻地改變了該環節的競爭格局。多晶硅的技術變革始於2010年前後的冷氫化,保 利協鑫開始成長為全球硅王。硅片最近的技術變革始於單晶的快速成長以及對多晶 的替代,單晶硅片環節隆基和中環雙寡頭的格局開始形成。電池片的技術變革主要 是 PERC 電池的普及,通威成為全球 PERC 電池龍頭,同時愛旭等新興第三方電池 廠也正在崛起。

一直以來,組件被認為是最不具備競爭壁壘的環節。從設備投資來看,組件環 節所需的投資最少,根據中國光伏協會數據,2018 年 PERC 電池產線的投資額為42萬元/W,組件生產線的投資成本僅為 6.8 萬元/MW,僅為PERC電池線的 16.2%。 從技術複雜度來看,組件環節僅涉及對電池片的串聯和封裝,技術難度顯著低於多 晶硅、硅片、電池片環節。

我們認為,下一輪的技術變革,會首先從組件環節開始(通過減少封裝留白和 減少功率損耗提升組件功率),其次是電池環節從 P 型電池進化為 N 型電池。電池 片與組件的技術變革是一定是交替進行的,電池片效率提高後,需要更先進的封裝 技術來將放大高效電池的優點,而先進封裝技術應用後,電池片進一步的效率提升 也有了更好的載體。

2、 組件技術變革期已到,疊瓦是未來方向

2.1、 組件封裝技術的成長:半片已初具規模,疊瓦正在崛起

從組件封裝環節來看,如何才能降低光伏的LCOE?當前組件的降本工作已經 快做到極致,各項輔材繼續降本的空間不大,所能做的便是通過技術進步提升組件 的轉換效率從而降低光伏的LCOE。

組件封裝環節提升轉換效率的主流途徑有兩種,一種是降低電池的功率損耗,另一種是減少組件內封裝留白,從而使得單位面積的發電量更多。

降低電池的功率損耗主要通過電池片小型化實現。所謂電池片小型化不是使用 更小的硅片製成電池,而是將常規的電池切成數片後連接成串,由於電池片切小後 電流減小,因而帶來的損耗也隨之減少。

減少封裝留白可以使得單位面積的發電量更多。傳統的組件封裝技術使用焊帶 將電池片串聯起來,由於受到應力的影響,電池片之間不可能做到沒有縫隙,一般 會有 2-3mm的間距,同時由於匯流條的存在,電池串邊緣與組件邊框之間也存在 一定的間距。對於光伏發電來說,這些區域都是不能發電的無效區域。正是由於這 些無效區域的存在,才使得組件的效率顯著低於電池效率。未來先進的組件封裝技 術,首要任務便是消滅這些無效區域,從而提升組件的效率,使得單位面積的輸出 最大化。

目前新興的組件技術主要有半片、MBB(多主柵)和疊瓦等。目前半片技術 發展較快,已經初步具備一定的規模,最新的組件出口顯示,目前半片在出口組件 中的佔比已達 29.1%,基本以大廠為主。疊瓦技術正在崛起中,目前在出口組件中 的佔比已經達到 5%。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

2.2、 半片技術:電池片小型化的第一步

半片技術是將整片的電池片切成兩半,使得電流減半、電阻損耗減少,從而提 升組件的輸出功率。根據公式P = I2R,電池片切半後,電流減小原來的 1/2,相應 的功率損失則會減少為原來的 1/4,從而可以提升組件的功率。相比常規組件,半 片組件一般是可以提升 5-10W 的功率,整體功率提升 1 檔。

與常規組件不同,半片組件一般設計為上半部分和下半部分兩個串聯電路,在 引出端並聯,從而實現了與傳統組件相似的電性能參數。

正是採用了這樣的電路設計,半片組件可以一定程度上降低遮擋的影響,包括 發電量減少、熱斑等。

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降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。歷史上光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產 品和價格的快速下降,也深刻地改變了該環節的競爭格局,如多晶硅環節的 冷氫化、硅片環節的單晶替代多晶、電池片環節的PERC技術。下一個迎來 技術變革的會是組件環節。

疊瓦是未來組件技術發展的方向

目前,新興的組件技術主要包括半片、MBB、疊瓦等。目前半片技術已經初 具規模,主流組件廠均有佈局。但半片技術由於功率提升有限,以及封裝留 白過多,不符合高效組件發展的方向,只能作為過渡期的技術。而MBB的 致命問題是增加功率不增加發電量,不能降低 LCOE,不符合通過技術進步 提效降本的理念。疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術,可以提升組件功 率提升 10%以上,電池效率越高,疊瓦增益越多。疊瓦組件的功率提升,主 要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於取消焊帶及電池片切小 帶來的電流損耗的減少。另外焊帶的取消減少正面遮擋,也提升了少量功率。

疊瓦有望成為主流組件封裝技術

在 2019 年上海 SNEC 展會上,有10餘家企業展出了疊瓦組件。疊瓦也是繼 半片後,組件企業佈局最確定的技術,2018 年底疊瓦組件產能在 3GW 左右, 目前正在擴產的預計 10GW 左右,未來規劃產能超過20GW。

長期來看,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙

短期來看,Sunpower 的專利佈局很難繞過。Sunpower 的專利佈局最全面也 最優。未來其他企業只能通過犧牲一些成本或效率以避免專利侵權,或者通 過支付專利費的形式獲得Sunpower和東方環晟的專利授權。長期來看,疊 瓦一定是行業發展的趨勢,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙。組 件企業和設備廠商仍可以通過改變疊瓦工藝順序排列、外觀設計等方式來規 避專利問題。

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1、 組件環節即將迎來新一輪技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。無論通過技術變革提升轉換效率,還是降低產品成本, 最終都是為了降低光伏發電的度電成本(LCOE)。當前,平價上網時代正在加速到 來,行業也呼喚更多的技術進步來進一步降低光伏的度電成本,增加光伏對其他能 源的競爭優勢。

歷史上,光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產品和價格的快速下降,也深 刻地改變了該環節的競爭格局。多晶硅的技術變革始於2010年前後的冷氫化,保 利協鑫開始成長為全球硅王。硅片最近的技術變革始於單晶的快速成長以及對多晶 的替代,單晶硅片環節隆基和中環雙寡頭的格局開始形成。電池片的技術變革主要 是 PERC 電池的普及,通威成為全球 PERC 電池龍頭,同時愛旭等新興第三方電池 廠也正在崛起。

一直以來,組件被認為是最不具備競爭壁壘的環節。從設備投資來看,組件環 節所需的投資最少,根據中國光伏協會數據,2018 年 PERC 電池產線的投資額為42萬元/W,組件生產線的投資成本僅為 6.8 萬元/MW,僅為PERC電池線的 16.2%。 從技術複雜度來看,組件環節僅涉及對電池片的串聯和封裝,技術難度顯著低於多 晶硅、硅片、電池片環節。

我們認為,下一輪的技術變革,會首先從組件環節開始(通過減少封裝留白和 減少功率損耗提升組件功率),其次是電池環節從 P 型電池進化為 N 型電池。電池 片與組件的技術變革是一定是交替進行的,電池片效率提高後,需要更先進的封裝 技術來將放大高效電池的優點,而先進封裝技術應用後,電池片進一步的效率提升 也有了更好的載體。

2、 組件技術變革期已到,疊瓦是未來方向

2.1、 組件封裝技術的成長:半片已初具規模,疊瓦正在崛起

從組件封裝環節來看,如何才能降低光伏的LCOE?當前組件的降本工作已經 快做到極致,各項輔材繼續降本的空間不大,所能做的便是通過技術進步提升組件 的轉換效率從而降低光伏的LCOE。

組件封裝環節提升轉換效率的主流途徑有兩種,一種是降低電池的功率損耗,另一種是減少組件內封裝留白,從而使得單位面積的發電量更多。

降低電池的功率損耗主要通過電池片小型化實現。所謂電池片小型化不是使用 更小的硅片製成電池,而是將常規的電池切成數片後連接成串,由於電池片切小後 電流減小,因而帶來的損耗也隨之減少。

減少封裝留白可以使得單位面積的發電量更多。傳統的組件封裝技術使用焊帶 將電池片串聯起來,由於受到應力的影響,電池片之間不可能做到沒有縫隙,一般 會有 2-3mm的間距,同時由於匯流條的存在,電池串邊緣與組件邊框之間也存在 一定的間距。對於光伏發電來說,這些區域都是不能發電的無效區域。正是由於這 些無效區域的存在,才使得組件的效率顯著低於電池效率。未來先進的組件封裝技 術,首要任務便是消滅這些無效區域,從而提升組件的效率,使得單位面積的輸出 最大化。

目前新興的組件技術主要有半片、MBB(多主柵)和疊瓦等。目前半片技術 發展較快,已經初步具備一定的規模,最新的組件出口顯示,目前半片在出口組件 中的佔比已達 29.1%,基本以大廠為主。疊瓦技術正在崛起中,目前在出口組件中 的佔比已經達到 5%。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

2.2、 半片技術:電池片小型化的第一步

半片技術是將整片的電池片切成兩半,使得電流減半、電阻損耗減少,從而提 升組件的輸出功率。根據公式P = I2R,電池片切半後,電流減小原來的 1/2,相應 的功率損失則會減少為原來的 1/4,從而可以提升組件的功率。相比常規組件,半 片組件一般是可以提升 5-10W 的功率,整體功率提升 1 檔。

與常規組件不同,半片組件一般設計為上半部分和下半部分兩個串聯電路,在 引出端並聯,從而實現了與傳統組件相似的電性能參數。

正是採用了這樣的電路設計,半片組件可以一定程度上降低遮擋的影響,包括 發電量減少、熱斑等。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

半片組件的生產流程與常規組件差異較小,只需添加激光劃片設備,在串焊前 將完整電池片一分為二,並對串焊機稍加改造,即可實現大規模量產。與其他技術 相比,半片技術需要對組件生產線的改動較小,因而投入也較小,容易為產業所接 受。這也是半片技術發展較快的原因。

半片技術還是存在一定的問題,一是功率的提升還是太少,目前只能提升 1 檔 的功率(5-10W),二是半片組件的功率提升是以犧牲一定的組件面積為代價。以60版型組件為例,常規封裝技術下,電池片採用焊帶連接,1 列 10 片電池之間的 縫隙是 9個,電池片切片後,仍然採用焊帶連接,但電池片之間的縫隙變為 19 個, 不能發電的無效面積增加了一倍。

半片組件的缺點,註定了半片可能過渡期的組件技術,長期看,行業還是需要 更先進的組件技術。

2.3、 半片+MBB 短期內可能有一定的發展

主柵指的是晶硅太陽能電池表面上的較粗的電極,主要用於收集電池在光生伏 打效應下產生的電流。主柵數量的增加,可以減少電流經過的距離,同時減少每條 主柵所傳輸的電流,從而減少電阻損耗。最早的電池片只有兩根主柵,隨著行業的 發展,電池片主柵數量不斷增加,逐漸演變成目前主流的 5 主柵。

MBB即多主柵技術,英文全稱是 Multi Bus Bar。相比傳統的組件生產工藝, MBB 主要在電池圖形設計及電池片間的互聯工藝上發生改變,電池片採用更細更 窄的主柵,並在封裝時採用圓形焊絲代替焊帶。由於採用多主柵降低了電流損耗, 同時圓形焊絲相比焊帶對於電池的遮擋更小,可以減少 3%的遮擋面積。一般MBB組件相比常規組件功率提升 5-10W 左右。

由於目前半片技術推廣較好,有部分企業在部署完成半片產能後可能會選擇在 此基礎上疊加與半片相兼容的MBB技術。單從改造投入的角度來看,半片技術與 MBB 疊加可能是當前較好的選擇。半片與 MBB 疊加後,可以提升 12-15W 的組件 功率。

MBB的致命問題:增加功率不增加發電量。MBB 技術通過減少功率損耗和減 少主柵遮擋的方式提升組件的輸出功率,但這個輸出功率是在 STC 標準測試條件 下做到的。實際應用過程中 MBB 並沒有帶來相應發電量的增益,甚至有實測數據 表明 MBB 組件相比 5 主柵組件發電量低2%以上。相當於電站業主也為這部分多 出來的功率白付了錢,這也是 MBB 一直以來為電站業主所詬病的地方。

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組件環節即將迎來新一輪的技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。歷史上光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產 品和價格的快速下降,也深刻地改變了該環節的競爭格局,如多晶硅環節的 冷氫化、硅片環節的單晶替代多晶、電池片環節的PERC技術。下一個迎來 技術變革的會是組件環節。

疊瓦是未來組件技術發展的方向

目前,新興的組件技術主要包括半片、MBB、疊瓦等。目前半片技術已經初 具規模,主流組件廠均有佈局。但半片技術由於功率提升有限,以及封裝留 白過多,不符合高效組件發展的方向,只能作為過渡期的技術。而MBB的 致命問題是增加功率不增加發電量,不能降低 LCOE,不符合通過技術進步 提效降本的理念。疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術,可以提升組件功 率提升 10%以上,電池效率越高,疊瓦增益越多。疊瓦組件的功率提升,主 要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於取消焊帶及電池片切小 帶來的電流損耗的減少。另外焊帶的取消減少正面遮擋,也提升了少量功率。

疊瓦有望成為主流組件封裝技術

在 2019 年上海 SNEC 展會上,有10餘家企業展出了疊瓦組件。疊瓦也是繼 半片後,組件企業佈局最確定的技術,2018 年底疊瓦組件產能在 3GW 左右, 目前正在擴產的預計 10GW 左右,未來規劃產能超過20GW。

長期來看,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙

短期來看,Sunpower 的專利佈局很難繞過。Sunpower 的專利佈局最全面也 最優。未來其他企業只能通過犧牲一些成本或效率以避免專利侵權,或者通 過支付專利費的形式獲得Sunpower和東方環晟的專利授權。長期來看,疊 瓦一定是行業發展的趨勢,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙。組 件企業和設備廠商仍可以通過改變疊瓦工藝順序排列、外觀設計等方式來規 避專利問題。

報告內容:

1、 組件環節即將迎來新一輪技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。無論通過技術變革提升轉換效率,還是降低產品成本, 最終都是為了降低光伏發電的度電成本(LCOE)。當前,平價上網時代正在加速到 來,行業也呼喚更多的技術進步來進一步降低光伏的度電成本,增加光伏對其他能 源的競爭優勢。

歷史上,光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產品和價格的快速下降,也深 刻地改變了該環節的競爭格局。多晶硅的技術變革始於2010年前後的冷氫化,保 利協鑫開始成長為全球硅王。硅片最近的技術變革始於單晶的快速成長以及對多晶 的替代,單晶硅片環節隆基和中環雙寡頭的格局開始形成。電池片的技術變革主要 是 PERC 電池的普及,通威成為全球 PERC 電池龍頭,同時愛旭等新興第三方電池 廠也正在崛起。

一直以來,組件被認為是最不具備競爭壁壘的環節。從設備投資來看,組件環 節所需的投資最少,根據中國光伏協會數據,2018 年 PERC 電池產線的投資額為42萬元/W,組件生產線的投資成本僅為 6.8 萬元/MW,僅為PERC電池線的 16.2%。 從技術複雜度來看,組件環節僅涉及對電池片的串聯和封裝,技術難度顯著低於多 晶硅、硅片、電池片環節。

我們認為,下一輪的技術變革,會首先從組件環節開始(通過減少封裝留白和 減少功率損耗提升組件功率),其次是電池環節從 P 型電池進化為 N 型電池。電池 片與組件的技術變革是一定是交替進行的,電池片效率提高後,需要更先進的封裝 技術來將放大高效電池的優點,而先進封裝技術應用後,電池片進一步的效率提升 也有了更好的載體。

2、 組件技術變革期已到,疊瓦是未來方向

2.1、 組件封裝技術的成長:半片已初具規模,疊瓦正在崛起

從組件封裝環節來看,如何才能降低光伏的LCOE?當前組件的降本工作已經 快做到極致,各項輔材繼續降本的空間不大,所能做的便是通過技術進步提升組件 的轉換效率從而降低光伏的LCOE。

組件封裝環節提升轉換效率的主流途徑有兩種,一種是降低電池的功率損耗,另一種是減少組件內封裝留白,從而使得單位面積的發電量更多。

降低電池的功率損耗主要通過電池片小型化實現。所謂電池片小型化不是使用 更小的硅片製成電池,而是將常規的電池切成數片後連接成串,由於電池片切小後 電流減小,因而帶來的損耗也隨之減少。

減少封裝留白可以使得單位面積的發電量更多。傳統的組件封裝技術使用焊帶 將電池片串聯起來,由於受到應力的影響,電池片之間不可能做到沒有縫隙,一般 會有 2-3mm的間距,同時由於匯流條的存在,電池串邊緣與組件邊框之間也存在 一定的間距。對於光伏發電來說,這些區域都是不能發電的無效區域。正是由於這 些無效區域的存在,才使得組件的效率顯著低於電池效率。未來先進的組件封裝技 術,首要任務便是消滅這些無效區域,從而提升組件的效率,使得單位面積的輸出 最大化。

目前新興的組件技術主要有半片、MBB(多主柵)和疊瓦等。目前半片技術 發展較快,已經初步具備一定的規模,最新的組件出口顯示,目前半片在出口組件 中的佔比已達 29.1%,基本以大廠為主。疊瓦技術正在崛起中,目前在出口組件中 的佔比已經達到 5%。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

2.2、 半片技術:電池片小型化的第一步

半片技術是將整片的電池片切成兩半,使得電流減半、電阻損耗減少,從而提 升組件的輸出功率。根據公式P = I2R,電池片切半後,電流減小原來的 1/2,相應 的功率損失則會減少為原來的 1/4,從而可以提升組件的功率。相比常規組件,半 片組件一般是可以提升 5-10W 的功率,整體功率提升 1 檔。

與常規組件不同,半片組件一般設計為上半部分和下半部分兩個串聯電路,在 引出端並聯,從而實現了與傳統組件相似的電性能參數。

正是採用了這樣的電路設計,半片組件可以一定程度上降低遮擋的影響,包括 發電量減少、熱斑等。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

半片組件的生產流程與常規組件差異較小,只需添加激光劃片設備,在串焊前 將完整電池片一分為二,並對串焊機稍加改造,即可實現大規模量產。與其他技術 相比,半片技術需要對組件生產線的改動較小,因而投入也較小,容易為產業所接 受。這也是半片技術發展較快的原因。

半片技術還是存在一定的問題,一是功率的提升還是太少,目前只能提升 1 檔 的功率(5-10W),二是半片組件的功率提升是以犧牲一定的組件面積為代價。以60版型組件為例,常規封裝技術下,電池片採用焊帶連接,1 列 10 片電池之間的 縫隙是 9個,電池片切片後,仍然採用焊帶連接,但電池片之間的縫隙變為 19 個, 不能發電的無效面積增加了一倍。

半片組件的缺點,註定了半片可能過渡期的組件技術,長期看,行業還是需要 更先進的組件技術。

2.3、 半片+MBB 短期內可能有一定的發展

主柵指的是晶硅太陽能電池表面上的較粗的電極,主要用於收集電池在光生伏 打效應下產生的電流。主柵數量的增加,可以減少電流經過的距離,同時減少每條 主柵所傳輸的電流,從而減少電阻損耗。最早的電池片只有兩根主柵,隨著行業的 發展,電池片主柵數量不斷增加,逐漸演變成目前主流的 5 主柵。

MBB即多主柵技術,英文全稱是 Multi Bus Bar。相比傳統的組件生產工藝, MBB 主要在電池圖形設計及電池片間的互聯工藝上發生改變,電池片採用更細更 窄的主柵,並在封裝時採用圓形焊絲代替焊帶。由於採用多主柵降低了電流損耗, 同時圓形焊絲相比焊帶對於電池的遮擋更小,可以減少 3%的遮擋面積。一般MBB組件相比常規組件功率提升 5-10W 左右。

由於目前半片技術推廣較好,有部分企業在部署完成半片產能後可能會選擇在 此基礎上疊加與半片相兼容的MBB技術。單從改造投入的角度來看,半片技術與 MBB 疊加可能是當前較好的選擇。半片與 MBB 疊加後,可以提升 12-15W 的組件 功率。

MBB的致命問題:增加功率不增加發電量。MBB 技術通過減少功率損耗和減 少主柵遮擋的方式提升組件的輸出功率,但這個輸出功率是在 STC 標準測試條件 下做到的。實際應用過程中 MBB 並沒有帶來相應發電量的增益,甚至有實測數據 表明 MBB 組件相比 5 主柵組件發電量低2%以上。相當於電站業主也為這部分多 出來的功率白付了錢,這也是 MBB 一直以來為電站業主所詬病的地方。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

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(溫馨提示:文末有下載方式)

報告綜述:

組件環節即將迎來新一輪的技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。歷史上光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產 品和價格的快速下降,也深刻地改變了該環節的競爭格局,如多晶硅環節的 冷氫化、硅片環節的單晶替代多晶、電池片環節的PERC技術。下一個迎來 技術變革的會是組件環節。

疊瓦是未來組件技術發展的方向

目前,新興的組件技術主要包括半片、MBB、疊瓦等。目前半片技術已經初 具規模,主流組件廠均有佈局。但半片技術由於功率提升有限,以及封裝留 白過多,不符合高效組件發展的方向,只能作為過渡期的技術。而MBB的 致命問題是增加功率不增加發電量,不能降低 LCOE,不符合通過技術進步 提效降本的理念。疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術,可以提升組件功 率提升 10%以上,電池效率越高,疊瓦增益越多。疊瓦組件的功率提升,主 要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於取消焊帶及電池片切小 帶來的電流損耗的減少。另外焊帶的取消減少正面遮擋,也提升了少量功率。

疊瓦有望成為主流組件封裝技術

在 2019 年上海 SNEC 展會上,有10餘家企業展出了疊瓦組件。疊瓦也是繼 半片後,組件企業佈局最確定的技術,2018 年底疊瓦組件產能在 3GW 左右, 目前正在擴產的預計 10GW 左右,未來規劃產能超過20GW。

長期來看,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙

短期來看,Sunpower 的專利佈局很難繞過。Sunpower 的專利佈局最全面也 最優。未來其他企業只能通過犧牲一些成本或效率以避免專利侵權,或者通 過支付專利費的形式獲得Sunpower和東方環晟的專利授權。長期來看,疊 瓦一定是行業發展的趨勢,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙。組 件企業和設備廠商仍可以通過改變疊瓦工藝順序排列、外觀設計等方式來規 避專利問題。

報告內容:

1、 組件環節即將迎來新一輪技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。無論通過技術變革提升轉換效率,還是降低產品成本, 最終都是為了降低光伏發電的度電成本(LCOE)。當前,平價上網時代正在加速到 來,行業也呼喚更多的技術進步來進一步降低光伏的度電成本,增加光伏對其他能 源的競爭優勢。

歷史上,光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產品和價格的快速下降,也深 刻地改變了該環節的競爭格局。多晶硅的技術變革始於2010年前後的冷氫化,保 利協鑫開始成長為全球硅王。硅片最近的技術變革始於單晶的快速成長以及對多晶 的替代,單晶硅片環節隆基和中環雙寡頭的格局開始形成。電池片的技術變革主要 是 PERC 電池的普及,通威成為全球 PERC 電池龍頭,同時愛旭等新興第三方電池 廠也正在崛起。

一直以來,組件被認為是最不具備競爭壁壘的環節。從設備投資來看,組件環 節所需的投資最少,根據中國光伏協會數據,2018 年 PERC 電池產線的投資額為42萬元/W,組件生產線的投資成本僅為 6.8 萬元/MW,僅為PERC電池線的 16.2%。 從技術複雜度來看,組件環節僅涉及對電池片的串聯和封裝,技術難度顯著低於多 晶硅、硅片、電池片環節。

我們認為,下一輪的技術變革,會首先從組件環節開始(通過減少封裝留白和 減少功率損耗提升組件功率),其次是電池環節從 P 型電池進化為 N 型電池。電池 片與組件的技術變革是一定是交替進行的,電池片效率提高後,需要更先進的封裝 技術來將放大高效電池的優點,而先進封裝技術應用後,電池片進一步的效率提升 也有了更好的載體。

2、 組件技術變革期已到,疊瓦是未來方向

2.1、 組件封裝技術的成長:半片已初具規模,疊瓦正在崛起

從組件封裝環節來看,如何才能降低光伏的LCOE?當前組件的降本工作已經 快做到極致,各項輔材繼續降本的空間不大,所能做的便是通過技術進步提升組件 的轉換效率從而降低光伏的LCOE。

組件封裝環節提升轉換效率的主流途徑有兩種,一種是降低電池的功率損耗,另一種是減少組件內封裝留白,從而使得單位面積的發電量更多。

降低電池的功率損耗主要通過電池片小型化實現。所謂電池片小型化不是使用 更小的硅片製成電池,而是將常規的電池切成數片後連接成串,由於電池片切小後 電流減小,因而帶來的損耗也隨之減少。

減少封裝留白可以使得單位面積的發電量更多。傳統的組件封裝技術使用焊帶 將電池片串聯起來,由於受到應力的影響,電池片之間不可能做到沒有縫隙,一般 會有 2-3mm的間距,同時由於匯流條的存在,電池串邊緣與組件邊框之間也存在 一定的間距。對於光伏發電來說,這些區域都是不能發電的無效區域。正是由於這 些無效區域的存在,才使得組件的效率顯著低於電池效率。未來先進的組件封裝技 術,首要任務便是消滅這些無效區域,從而提升組件的效率,使得單位面積的輸出 最大化。

目前新興的組件技術主要有半片、MBB(多主柵)和疊瓦等。目前半片技術 發展較快,已經初步具備一定的規模,最新的組件出口顯示,目前半片在出口組件 中的佔比已達 29.1%,基本以大廠為主。疊瓦技術正在崛起中,目前在出口組件中 的佔比已經達到 5%。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

2.2、 半片技術:電池片小型化的第一步

半片技術是將整片的電池片切成兩半,使得電流減半、電阻損耗減少,從而提 升組件的輸出功率。根據公式P = I2R,電池片切半後,電流減小原來的 1/2,相應 的功率損失則會減少為原來的 1/4,從而可以提升組件的功率。相比常規組件,半 片組件一般是可以提升 5-10W 的功率,整體功率提升 1 檔。

與常規組件不同,半片組件一般設計為上半部分和下半部分兩個串聯電路,在 引出端並聯,從而實現了與傳統組件相似的電性能參數。

正是採用了這樣的電路設計,半片組件可以一定程度上降低遮擋的影響,包括 發電量減少、熱斑等。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

半片組件的生產流程與常規組件差異較小,只需添加激光劃片設備,在串焊前 將完整電池片一分為二,並對串焊機稍加改造,即可實現大規模量產。與其他技術 相比,半片技術需要對組件生產線的改動較小,因而投入也較小,容易為產業所接 受。這也是半片技術發展較快的原因。

半片技術還是存在一定的問題,一是功率的提升還是太少,目前只能提升 1 檔 的功率(5-10W),二是半片組件的功率提升是以犧牲一定的組件面積為代價。以60版型組件為例,常規封裝技術下,電池片採用焊帶連接,1 列 10 片電池之間的 縫隙是 9個,電池片切片後,仍然採用焊帶連接,但電池片之間的縫隙變為 19 個, 不能發電的無效面積增加了一倍。

半片組件的缺點,註定了半片可能過渡期的組件技術,長期看,行業還是需要 更先進的組件技術。

2.3、 半片+MBB 短期內可能有一定的發展

主柵指的是晶硅太陽能電池表面上的較粗的電極,主要用於收集電池在光生伏 打效應下產生的電流。主柵數量的增加,可以減少電流經過的距離,同時減少每條 主柵所傳輸的電流,從而減少電阻損耗。最早的電池片只有兩根主柵,隨著行業的 發展,電池片主柵數量不斷增加,逐漸演變成目前主流的 5 主柵。

MBB即多主柵技術,英文全稱是 Multi Bus Bar。相比傳統的組件生產工藝, MBB 主要在電池圖形設計及電池片間的互聯工藝上發生改變,電池片採用更細更 窄的主柵,並在封裝時採用圓形焊絲代替焊帶。由於採用多主柵降低了電流損耗, 同時圓形焊絲相比焊帶對於電池的遮擋更小,可以減少 3%的遮擋面積。一般MBB組件相比常規組件功率提升 5-10W 左右。

由於目前半片技術推廣較好,有部分企業在部署完成半片產能後可能會選擇在 此基礎上疊加與半片相兼容的MBB技術。單從改造投入的角度來看,半片技術與 MBB 疊加可能是當前較好的選擇。半片與 MBB 疊加後,可以提升 12-15W 的組件 功率。

MBB的致命問題:增加功率不增加發電量。MBB 技術通過減少功率損耗和減 少主柵遮擋的方式提升組件的輸出功率,但這個輸出功率是在 STC 標準測試條件 下做到的。實際應用過程中 MBB 並沒有帶來相應發電量的增益,甚至有實測數據 表明 MBB 組件相比 5 主柵組件發電量低2%以上。相當於電站業主也為這部分多 出來的功率白付了錢,這也是 MBB 一直以來為電站業主所詬病的地方。

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報告綜述:

組件環節即將迎來新一輪的技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。歷史上光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產 品和價格的快速下降,也深刻地改變了該環節的競爭格局,如多晶硅環節的 冷氫化、硅片環節的單晶替代多晶、電池片環節的PERC技術。下一個迎來 技術變革的會是組件環節。

疊瓦是未來組件技術發展的方向

目前,新興的組件技術主要包括半片、MBB、疊瓦等。目前半片技術已經初 具規模,主流組件廠均有佈局。但半片技術由於功率提升有限,以及封裝留 白過多,不符合高效組件發展的方向,只能作為過渡期的技術。而MBB的 致命問題是增加功率不增加發電量,不能降低 LCOE,不符合通過技術進步 提效降本的理念。疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術,可以提升組件功 率提升 10%以上,電池效率越高,疊瓦增益越多。疊瓦組件的功率提升,主 要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於取消焊帶及電池片切小 帶來的電流損耗的減少。另外焊帶的取消減少正面遮擋,也提升了少量功率。

疊瓦有望成為主流組件封裝技術

在 2019 年上海 SNEC 展會上,有10餘家企業展出了疊瓦組件。疊瓦也是繼 半片後,組件企業佈局最確定的技術,2018 年底疊瓦組件產能在 3GW 左右, 目前正在擴產的預計 10GW 左右,未來規劃產能超過20GW。

長期來看,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙

短期來看,Sunpower 的專利佈局很難繞過。Sunpower 的專利佈局最全面也 最優。未來其他企業只能通過犧牲一些成本或效率以避免專利侵權,或者通 過支付專利費的形式獲得Sunpower和東方環晟的專利授權。長期來看,疊 瓦一定是行業發展的趨勢,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙。組 件企業和設備廠商仍可以通過改變疊瓦工藝順序排列、外觀設計等方式來規 避專利問題。

報告內容:

1、 組件環節即將迎來新一輪技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。無論通過技術變革提升轉換效率,還是降低產品成本, 最終都是為了降低光伏發電的度電成本(LCOE)。當前,平價上網時代正在加速到 來,行業也呼喚更多的技術進步來進一步降低光伏的度電成本,增加光伏對其他能 源的競爭優勢。

歷史上,光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產品和價格的快速下降,也深 刻地改變了該環節的競爭格局。多晶硅的技術變革始於2010年前後的冷氫化,保 利協鑫開始成長為全球硅王。硅片最近的技術變革始於單晶的快速成長以及對多晶 的替代,單晶硅片環節隆基和中環雙寡頭的格局開始形成。電池片的技術變革主要 是 PERC 電池的普及,通威成為全球 PERC 電池龍頭,同時愛旭等新興第三方電池 廠也正在崛起。

一直以來,組件被認為是最不具備競爭壁壘的環節。從設備投資來看,組件環 節所需的投資最少,根據中國光伏協會數據,2018 年 PERC 電池產線的投資額為42萬元/W,組件生產線的投資成本僅為 6.8 萬元/MW,僅為PERC電池線的 16.2%。 從技術複雜度來看,組件環節僅涉及對電池片的串聯和封裝,技術難度顯著低於多 晶硅、硅片、電池片環節。

我們認為,下一輪的技術變革,會首先從組件環節開始(通過減少封裝留白和 減少功率損耗提升組件功率),其次是電池環節從 P 型電池進化為 N 型電池。電池 片與組件的技術變革是一定是交替進行的,電池片效率提高後,需要更先進的封裝 技術來將放大高效電池的優點,而先進封裝技術應用後,電池片進一步的效率提升 也有了更好的載體。

2、 組件技術變革期已到,疊瓦是未來方向

2.1、 組件封裝技術的成長:半片已初具規模,疊瓦正在崛起

從組件封裝環節來看,如何才能降低光伏的LCOE?當前組件的降本工作已經 快做到極致,各項輔材繼續降本的空間不大,所能做的便是通過技術進步提升組件 的轉換效率從而降低光伏的LCOE。

組件封裝環節提升轉換效率的主流途徑有兩種,一種是降低電池的功率損耗,另一種是減少組件內封裝留白,從而使得單位面積的發電量更多。

降低電池的功率損耗主要通過電池片小型化實現。所謂電池片小型化不是使用 更小的硅片製成電池,而是將常規的電池切成數片後連接成串,由於電池片切小後 電流減小,因而帶來的損耗也隨之減少。

減少封裝留白可以使得單位面積的發電量更多。傳統的組件封裝技術使用焊帶 將電池片串聯起來,由於受到應力的影響,電池片之間不可能做到沒有縫隙,一般 會有 2-3mm的間距,同時由於匯流條的存在,電池串邊緣與組件邊框之間也存在 一定的間距。對於光伏發電來說,這些區域都是不能發電的無效區域。正是由於這 些無效區域的存在,才使得組件的效率顯著低於電池效率。未來先進的組件封裝技 術,首要任務便是消滅這些無效區域,從而提升組件的效率,使得單位面積的輸出 最大化。

目前新興的組件技術主要有半片、MBB(多主柵)和疊瓦等。目前半片技術 發展較快,已經初步具備一定的規模,最新的組件出口顯示,目前半片在出口組件 中的佔比已達 29.1%,基本以大廠為主。疊瓦技術正在崛起中,目前在出口組件中 的佔比已經達到 5%。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

2.2、 半片技術:電池片小型化的第一步

半片技術是將整片的電池片切成兩半,使得電流減半、電阻損耗減少,從而提 升組件的輸出功率。根據公式P = I2R,電池片切半後,電流減小原來的 1/2,相應 的功率損失則會減少為原來的 1/4,從而可以提升組件的功率。相比常規組件,半 片組件一般是可以提升 5-10W 的功率,整體功率提升 1 檔。

與常規組件不同,半片組件一般設計為上半部分和下半部分兩個串聯電路,在 引出端並聯,從而實現了與傳統組件相似的電性能參數。

正是採用了這樣的電路設計,半片組件可以一定程度上降低遮擋的影響,包括 發電量減少、熱斑等。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

半片組件的生產流程與常規組件差異較小,只需添加激光劃片設備,在串焊前 將完整電池片一分為二,並對串焊機稍加改造,即可實現大規模量產。與其他技術 相比,半片技術需要對組件生產線的改動較小,因而投入也較小,容易為產業所接 受。這也是半片技術發展較快的原因。

半片技術還是存在一定的問題,一是功率的提升還是太少,目前只能提升 1 檔 的功率(5-10W),二是半片組件的功率提升是以犧牲一定的組件面積為代價。以60版型組件為例,常規封裝技術下,電池片採用焊帶連接,1 列 10 片電池之間的 縫隙是 9個,電池片切片後,仍然採用焊帶連接,但電池片之間的縫隙變為 19 個, 不能發電的無效面積增加了一倍。

半片組件的缺點,註定了半片可能過渡期的組件技術,長期看,行業還是需要 更先進的組件技術。

2.3、 半片+MBB 短期內可能有一定的發展

主柵指的是晶硅太陽能電池表面上的較粗的電極,主要用於收集電池在光生伏 打效應下產生的電流。主柵數量的增加,可以減少電流經過的距離,同時減少每條 主柵所傳輸的電流,從而減少電阻損耗。最早的電池片只有兩根主柵,隨著行業的 發展,電池片主柵數量不斷增加,逐漸演變成目前主流的 5 主柵。

MBB即多主柵技術,英文全稱是 Multi Bus Bar。相比傳統的組件生產工藝, MBB 主要在電池圖形設計及電池片間的互聯工藝上發生改變,電池片採用更細更 窄的主柵,並在封裝時採用圓形焊絲代替焊帶。由於採用多主柵降低了電流損耗, 同時圓形焊絲相比焊帶對於電池的遮擋更小,可以減少 3%的遮擋面積。一般MBB組件相比常規組件功率提升 5-10W 左右。

由於目前半片技術推廣較好,有部分企業在部署完成半片產能後可能會選擇在 此基礎上疊加與半片相兼容的MBB技術。單從改造投入的角度來看,半片技術與 MBB 疊加可能是當前較好的選擇。半片與 MBB 疊加後,可以提升 12-15W 的組件 功率。

MBB的致命問題:增加功率不增加發電量。MBB 技術通過減少功率損耗和減 少主柵遮擋的方式提升組件的輸出功率,但這個輸出功率是在 STC 標準測試條件 下做到的。實際應用過程中 MBB 並沒有帶來相應發電量的增益,甚至有實測數據 表明 MBB 組件相比 5 主柵組件發電量低2%以上。相當於電站業主也為這部分多 出來的功率白付了錢,這也是 MBB 一直以來為電站業主所詬病的地方。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

2.4、 疊瓦:未來方向,或將引領新一輪組件技術變革

2.4.1、 疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術

疊瓦組件是根據主柵數量將常規電池片切成 5 片或者 6 片,將每小片疊加排布, 利用導電膠將其小片電池片連接成串,再經過串並聯排版後層壓成組件。

組件功率提升 10%以上:電池效率越高,疊瓦增益越多。相比常規組件,疊 瓦的理論上功率可以提升 15%,量產功率一般可以提升 10%-12%。基於 M2 規格 單晶 PERC電池,60 版型的常規整片組件功率可以達到 315W,而採用疊瓦封裝技 術後,組件功率可以達到 345W(整檔功率,實際功率可能更高)。

疊瓦組件的功率提升,主要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於 取消焊帶及電池片切小帶來的電流損耗的減少。另外疊瓦組件由於取消了焊帶,正 面遮擋隨之減少,也提升了少量功率。

相同面積疊瓦組件可以封裝進更多的電池片。疊瓦組件取消了焊帶,電池片之 間採用導電膠連接,實現了電池片之間 0 間距,大幅減少了封裝留白,從而可以封 裝近更多的電池片。同樣的組件面積下,使用傳統封裝方式可以封裝 60 片電池片, 而使用疊瓦技術可以封裝 66 片電池,這樣便帶來了 10%的功率提升。

切小片電流功率減小,取消焊帶進一步降低電阻。疊瓦組件一般將常規大小電 池片切成 5 或 6 片,這樣單片電池的電流僅為原來的1/5或 1/6,電流損耗也僅為 原來的 1/25 或 1/36。電池間採用導電膠直接連接,相比採用焊帶電阻更低,也降 低了功率的損耗。

有效降低遮擋帶來的發電量損失和熱斑問題。由於疊瓦組件電池串數更多,發 生遮擋時,可以有效地減少遮擋帶來的發電量損失和熱斑問題。

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(溫馨提示:文末有下載方式)

報告綜述:

組件環節即將迎來新一輪的技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。歷史上光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產 品和價格的快速下降,也深刻地改變了該環節的競爭格局,如多晶硅環節的 冷氫化、硅片環節的單晶替代多晶、電池片環節的PERC技術。下一個迎來 技術變革的會是組件環節。

疊瓦是未來組件技術發展的方向

目前,新興的組件技術主要包括半片、MBB、疊瓦等。目前半片技術已經初 具規模,主流組件廠均有佈局。但半片技術由於功率提升有限,以及封裝留 白過多,不符合高效組件發展的方向,只能作為過渡期的技術。而MBB的 致命問題是增加功率不增加發電量,不能降低 LCOE,不符合通過技術進步 提效降本的理念。疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術,可以提升組件功 率提升 10%以上,電池效率越高,疊瓦增益越多。疊瓦組件的功率提升,主 要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於取消焊帶及電池片切小 帶來的電流損耗的減少。另外焊帶的取消減少正面遮擋,也提升了少量功率。

疊瓦有望成為主流組件封裝技術

在 2019 年上海 SNEC 展會上,有10餘家企業展出了疊瓦組件。疊瓦也是繼 半片後,組件企業佈局最確定的技術,2018 年底疊瓦組件產能在 3GW 左右, 目前正在擴產的預計 10GW 左右,未來規劃產能超過20GW。

長期來看,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙

短期來看,Sunpower 的專利佈局很難繞過。Sunpower 的專利佈局最全面也 最優。未來其他企業只能通過犧牲一些成本或效率以避免專利侵權,或者通 過支付專利費的形式獲得Sunpower和東方環晟的專利授權。長期來看,疊 瓦一定是行業發展的趨勢,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙。組 件企業和設備廠商仍可以通過改變疊瓦工藝順序排列、外觀設計等方式來規 避專利問題。

報告內容:

1、 組件環節即將迎來新一輪技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。無論通過技術變革提升轉換效率,還是降低產品成本, 最終都是為了降低光伏發電的度電成本(LCOE)。當前,平價上網時代正在加速到 來,行業也呼喚更多的技術進步來進一步降低光伏的度電成本,增加光伏對其他能 源的競爭優勢。

歷史上,光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產品和價格的快速下降,也深 刻地改變了該環節的競爭格局。多晶硅的技術變革始於2010年前後的冷氫化,保 利協鑫開始成長為全球硅王。硅片最近的技術變革始於單晶的快速成長以及對多晶 的替代,單晶硅片環節隆基和中環雙寡頭的格局開始形成。電池片的技術變革主要 是 PERC 電池的普及,通威成為全球 PERC 電池龍頭,同時愛旭等新興第三方電池 廠也正在崛起。

一直以來,組件被認為是最不具備競爭壁壘的環節。從設備投資來看,組件環 節所需的投資最少,根據中國光伏協會數據,2018 年 PERC 電池產線的投資額為42萬元/W,組件生產線的投資成本僅為 6.8 萬元/MW,僅為PERC電池線的 16.2%。 從技術複雜度來看,組件環節僅涉及對電池片的串聯和封裝,技術難度顯著低於多 晶硅、硅片、電池片環節。

我們認為,下一輪的技術變革,會首先從組件環節開始(通過減少封裝留白和 減少功率損耗提升組件功率),其次是電池環節從 P 型電池進化為 N 型電池。電池 片與組件的技術變革是一定是交替進行的,電池片效率提高後,需要更先進的封裝 技術來將放大高效電池的優點,而先進封裝技術應用後,電池片進一步的效率提升 也有了更好的載體。

2、 組件技術變革期已到,疊瓦是未來方向

2.1、 組件封裝技術的成長:半片已初具規模,疊瓦正在崛起

從組件封裝環節來看,如何才能降低光伏的LCOE?當前組件的降本工作已經 快做到極致,各項輔材繼續降本的空間不大,所能做的便是通過技術進步提升組件 的轉換效率從而降低光伏的LCOE。

組件封裝環節提升轉換效率的主流途徑有兩種,一種是降低電池的功率損耗,另一種是減少組件內封裝留白,從而使得單位面積的發電量更多。

降低電池的功率損耗主要通過電池片小型化實現。所謂電池片小型化不是使用 更小的硅片製成電池,而是將常規的電池切成數片後連接成串,由於電池片切小後 電流減小,因而帶來的損耗也隨之減少。

減少封裝留白可以使得單位面積的發電量更多。傳統的組件封裝技術使用焊帶 將電池片串聯起來,由於受到應力的影響,電池片之間不可能做到沒有縫隙,一般 會有 2-3mm的間距,同時由於匯流條的存在,電池串邊緣與組件邊框之間也存在 一定的間距。對於光伏發電來說,這些區域都是不能發電的無效區域。正是由於這 些無效區域的存在,才使得組件的效率顯著低於電池效率。未來先進的組件封裝技 術,首要任務便是消滅這些無效區域,從而提升組件的效率,使得單位面積的輸出 最大化。

目前新興的組件技術主要有半片、MBB(多主柵)和疊瓦等。目前半片技術 發展較快,已經初步具備一定的規模,最新的組件出口顯示,目前半片在出口組件 中的佔比已達 29.1%,基本以大廠為主。疊瓦技術正在崛起中,目前在出口組件中 的佔比已經達到 5%。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

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2.2、 半片技術:電池片小型化的第一步

半片技術是將整片的電池片切成兩半,使得電流減半、電阻損耗減少,從而提 升組件的輸出功率。根據公式P = I2R,電池片切半後,電流減小原來的 1/2,相應 的功率損失則會減少為原來的 1/4,從而可以提升組件的功率。相比常規組件,半 片組件一般是可以提升 5-10W 的功率,整體功率提升 1 檔。

與常規組件不同,半片組件一般設計為上半部分和下半部分兩個串聯電路,在 引出端並聯,從而實現了與傳統組件相似的電性能參數。

正是採用了這樣的電路設計,半片組件可以一定程度上降低遮擋的影響,包括 發電量減少、熱斑等。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

半片組件的生產流程與常規組件差異較小,只需添加激光劃片設備,在串焊前 將完整電池片一分為二,並對串焊機稍加改造,即可實現大規模量產。與其他技術 相比,半片技術需要對組件生產線的改動較小,因而投入也較小,容易為產業所接 受。這也是半片技術發展較快的原因。

半片技術還是存在一定的問題,一是功率的提升還是太少,目前只能提升 1 檔 的功率(5-10W),二是半片組件的功率提升是以犧牲一定的組件面積為代價。以60版型組件為例,常規封裝技術下,電池片採用焊帶連接,1 列 10 片電池之間的 縫隙是 9個,電池片切片後,仍然採用焊帶連接,但電池片之間的縫隙變為 19 個, 不能發電的無效面積增加了一倍。

半片組件的缺點,註定了半片可能過渡期的組件技術,長期看,行業還是需要 更先進的組件技術。

2.3、 半片+MBB 短期內可能有一定的發展

主柵指的是晶硅太陽能電池表面上的較粗的電極,主要用於收集電池在光生伏 打效應下產生的電流。主柵數量的增加,可以減少電流經過的距離,同時減少每條 主柵所傳輸的電流,從而減少電阻損耗。最早的電池片只有兩根主柵,隨著行業的 發展,電池片主柵數量不斷增加,逐漸演變成目前主流的 5 主柵。

MBB即多主柵技術,英文全稱是 Multi Bus Bar。相比傳統的組件生產工藝, MBB 主要在電池圖形設計及電池片間的互聯工藝上發生改變,電池片採用更細更 窄的主柵,並在封裝時採用圓形焊絲代替焊帶。由於採用多主柵降低了電流損耗, 同時圓形焊絲相比焊帶對於電池的遮擋更小,可以減少 3%的遮擋面積。一般MBB組件相比常規組件功率提升 5-10W 左右。

由於目前半片技術推廣較好,有部分企業在部署完成半片產能後可能會選擇在 此基礎上疊加與半片相兼容的MBB技術。單從改造投入的角度來看,半片技術與 MBB 疊加可能是當前較好的選擇。半片與 MBB 疊加後,可以提升 12-15W 的組件 功率。

MBB的致命問題:增加功率不增加發電量。MBB 技術通過減少功率損耗和減 少主柵遮擋的方式提升組件的輸出功率,但這個輸出功率是在 STC 標準測試條件 下做到的。實際應用過程中 MBB 並沒有帶來相應發電量的增益,甚至有實測數據 表明 MBB 組件相比 5 主柵組件發電量低2%以上。相當於電站業主也為這部分多 出來的功率白付了錢,這也是 MBB 一直以來為電站業主所詬病的地方。

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2.4、 疊瓦:未來方向,或將引領新一輪組件技術變革

2.4.1、 疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術

疊瓦組件是根據主柵數量將常規電池片切成 5 片或者 6 片,將每小片疊加排布, 利用導電膠將其小片電池片連接成串,再經過串並聯排版後層壓成組件。

組件功率提升 10%以上:電池效率越高,疊瓦增益越多。相比常規組件,疊 瓦的理論上功率可以提升 15%,量產功率一般可以提升 10%-12%。基於 M2 規格 單晶 PERC電池,60 版型的常規整片組件功率可以達到 315W,而採用疊瓦封裝技 術後,組件功率可以達到 345W(整檔功率,實際功率可能更高)。

疊瓦組件的功率提升,主要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於 取消焊帶及電池片切小帶來的電流損耗的減少。另外疊瓦組件由於取消了焊帶,正 面遮擋隨之減少,也提升了少量功率。

相同面積疊瓦組件可以封裝進更多的電池片。疊瓦組件取消了焊帶,電池片之 間採用導電膠連接,實現了電池片之間 0 間距,大幅減少了封裝留白,從而可以封 裝近更多的電池片。同樣的組件面積下,使用傳統封裝方式可以封裝 60 片電池片, 而使用疊瓦技術可以封裝 66 片電池,這樣便帶來了 10%的功率提升。

切小片電流功率減小,取消焊帶進一步降低電阻。疊瓦組件一般將常規大小電 池片切成 5 或 6 片,這樣單片電池的電流僅為原來的1/5或 1/6,電流損耗也僅為 原來的 1/25 或 1/36。電池間採用導電膠直接連接,相比採用焊帶電阻更低,也降 低了功率的損耗。

有效降低遮擋帶來的發電量損失和熱斑問題。由於疊瓦組件電池串數更多,發 生遮擋時,可以有效地減少遮擋帶來的發電量損失和熱斑問題。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

目前唯一支持超薄硅片的組件技術平臺。傳統組件封裝技術使用了焊帶作為電 池片的連接工具,由於硅片與焊帶的熱膨脹係數不同,硅片太薄容易引發隱裂。而 疊瓦組件取消了焊帶,電池片之間互相堆疊連接,從而消除了焊帶應力的影響。加 上疊瓦目前主流方式是採用導電膠實現柔性連接,可以充分分散應力,從而使得疊 瓦組件採用更薄的硅片有了可能。目前傳統組件所採用的硅片還是以180μm為主, 而疊瓦組件所用的硅片厚度可以做到 140μm-160μm,未來甚至有望降至 120μm 甚 至 100μm。東方環晟曾在SNEC上展出過全球首款採用 100μm 硅片的高效疊瓦組 件。

與主流技術均兼容。疊瓦組件對新技術的兼容性較好,支持雙面、雙玻等新型 技術,兼容各類電池技術(PERC、HIT、Topcon),這就保證了疊瓦在電池進入N型時代後依然能夠保證極強的生命力。

封裝成本略高,未來有望持平。目前從行業平均水平來看,受良率等因素的影 響(疊瓦返工成本較高),疊瓦的非硅成本略高於普通的封裝方式,平均每 W 高 0.1-0.2 元。但隨著設備和工藝技術的進步以及良品率的提升,未來封裝成本有望與 普通方式持平。

疊瓦是目前最具競爭力的技術。與半片、MBB 等技術相比,儘管疊瓦組件也 有很多的問題,但畢竟疊瓦的優勢畢竟太大,且問題是未來可以逐步解決的,如設 備投資高、良率低等。

2.4.2、 疊瓦組件的生產工藝

相比傳統組件封裝流程,疊瓦工藝主要多了 3 道工序:電池片切割、導電膠塗 覆以及電池片疊片排版。

導電膠塗覆:點膠法應用較多,印刷法是未來方向。疊瓦組件電池片之間的連 接主流方法是採用導電膠連接,具體塗膠工藝分為點膠和印刷兩種工藝。目前行業 內採用點膠法的企業較多,但是印刷法可以實現更少的重疊寬度、更少的用膠量以 及更高的塗膠精度,因此會是未來的發展方向。

疊瓦組件目前的電池片排版主要有橫排版和豎排版兩種類型。由於 Sunpower擁有豎排版方面的專利,其他企業一般採用橫排版較多。

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報告綜述:

組件環節即將迎來新一輪的技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。歷史上光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產 品和價格的快速下降,也深刻地改變了該環節的競爭格局,如多晶硅環節的 冷氫化、硅片環節的單晶替代多晶、電池片環節的PERC技術。下一個迎來 技術變革的會是組件環節。

疊瓦是未來組件技術發展的方向

目前,新興的組件技術主要包括半片、MBB、疊瓦等。目前半片技術已經初 具規模,主流組件廠均有佈局。但半片技術由於功率提升有限,以及封裝留 白過多,不符合高效組件發展的方向,只能作為過渡期的技術。而MBB的 致命問題是增加功率不增加發電量,不能降低 LCOE,不符合通過技術進步 提效降本的理念。疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術,可以提升組件功 率提升 10%以上,電池效率越高,疊瓦增益越多。疊瓦組件的功率提升,主 要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於取消焊帶及電池片切小 帶來的電流損耗的減少。另外焊帶的取消減少正面遮擋,也提升了少量功率。

疊瓦有望成為主流組件封裝技術

在 2019 年上海 SNEC 展會上,有10餘家企業展出了疊瓦組件。疊瓦也是繼 半片後,組件企業佈局最確定的技術,2018 年底疊瓦組件產能在 3GW 左右, 目前正在擴產的預計 10GW 左右,未來規劃產能超過20GW。

長期來看,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙

短期來看,Sunpower 的專利佈局很難繞過。Sunpower 的專利佈局最全面也 最優。未來其他企業只能通過犧牲一些成本或效率以避免專利侵權,或者通 過支付專利費的形式獲得Sunpower和東方環晟的專利授權。長期來看,疊 瓦一定是行業發展的趨勢,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙。組 件企業和設備廠商仍可以通過改變疊瓦工藝順序排列、外觀設計等方式來規 避專利問題。

報告內容:

1、 組件環節即將迎來新一輪技術變革

降低光伏發電度電成本(LCOE),是光伏行業永恆的追求,也是光伏技術變 革最原始和樸素的出發點。無論通過技術變革提升轉換效率,還是降低產品成本, 最終都是為了降低光伏發電的度電成本(LCOE)。當前,平價上網時代正在加速到 來,行業也呼喚更多的技術進步來進一步降低光伏的度電成本,增加光伏對其他能 源的競爭優勢。

歷史上,光伏行業每一輪的技術變革,都引發了產品和價格的快速下降,也深 刻地改變了該環節的競爭格局。多晶硅的技術變革始於2010年前後的冷氫化,保 利協鑫開始成長為全球硅王。硅片最近的技術變革始於單晶的快速成長以及對多晶 的替代,單晶硅片環節隆基和中環雙寡頭的格局開始形成。電池片的技術變革主要 是 PERC 電池的普及,通威成為全球 PERC 電池龍頭,同時愛旭等新興第三方電池 廠也正在崛起。

一直以來,組件被認為是最不具備競爭壁壘的環節。從設備投資來看,組件環 節所需的投資最少,根據中國光伏協會數據,2018 年 PERC 電池產線的投資額為42萬元/W,組件生產線的投資成本僅為 6.8 萬元/MW,僅為PERC電池線的 16.2%。 從技術複雜度來看,組件環節僅涉及對電池片的串聯和封裝,技術難度顯著低於多 晶硅、硅片、電池片環節。

我們認為,下一輪的技術變革,會首先從組件環節開始(通過減少封裝留白和 減少功率損耗提升組件功率),其次是電池環節從 P 型電池進化為 N 型電池。電池 片與組件的技術變革是一定是交替進行的,電池片效率提高後,需要更先進的封裝 技術來將放大高效電池的優點,而先進封裝技術應用後,電池片進一步的效率提升 也有了更好的載體。

2、 組件技術變革期已到,疊瓦是未來方向

2.1、 組件封裝技術的成長:半片已初具規模,疊瓦正在崛起

從組件封裝環節來看,如何才能降低光伏的LCOE?當前組件的降本工作已經 快做到極致,各項輔材繼續降本的空間不大,所能做的便是通過技術進步提升組件 的轉換效率從而降低光伏的LCOE。

組件封裝環節提升轉換效率的主流途徑有兩種,一種是降低電池的功率損耗,另一種是減少組件內封裝留白,從而使得單位面積的發電量更多。

降低電池的功率損耗主要通過電池片小型化實現。所謂電池片小型化不是使用 更小的硅片製成電池,而是將常規的電池切成數片後連接成串,由於電池片切小後 電流減小,因而帶來的損耗也隨之減少。

減少封裝留白可以使得單位面積的發電量更多。傳統的組件封裝技術使用焊帶 將電池片串聯起來,由於受到應力的影響,電池片之間不可能做到沒有縫隙,一般 會有 2-3mm的間距,同時由於匯流條的存在,電池串邊緣與組件邊框之間也存在 一定的間距。對於光伏發電來說,這些區域都是不能發電的無效區域。正是由於這 些無效區域的存在,才使得組件的效率顯著低於電池效率。未來先進的組件封裝技 術,首要任務便是消滅這些無效區域,從而提升組件的效率,使得單位面積的輸出 最大化。

目前新興的組件技術主要有半片、MBB(多主柵)和疊瓦等。目前半片技術 發展較快,已經初步具備一定的規模,最新的組件出口顯示,目前半片在出口組件 中的佔比已達 29.1%,基本以大廠為主。疊瓦技術正在崛起中,目前在出口組件中 的佔比已經達到 5%。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

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2.2、 半片技術:電池片小型化的第一步

半片技術是將整片的電池片切成兩半,使得電流減半、電阻損耗減少,從而提 升組件的輸出功率。根據公式P = I2R,電池片切半後,電流減小原來的 1/2,相應 的功率損失則會減少為原來的 1/4,從而可以提升組件的功率。相比常規組件,半 片組件一般是可以提升 5-10W 的功率,整體功率提升 1 檔。

與常規組件不同,半片組件一般設計為上半部分和下半部分兩個串聯電路,在 引出端並聯,從而實現了與傳統組件相似的電性能參數。

正是採用了這樣的電路設計,半片組件可以一定程度上降低遮擋的影響,包括 發電量減少、熱斑等。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

半片組件的生產流程與常規組件差異較小,只需添加激光劃片設備,在串焊前 將完整電池片一分為二,並對串焊機稍加改造,即可實現大規模量產。與其他技術 相比,半片技術需要對組件生產線的改動較小,因而投入也較小,容易為產業所接 受。這也是半片技術發展較快的原因。

半片技術還是存在一定的問題,一是功率的提升還是太少,目前只能提升 1 檔 的功率(5-10W),二是半片組件的功率提升是以犧牲一定的組件面積為代價。以60版型組件為例,常規封裝技術下,電池片採用焊帶連接,1 列 10 片電池之間的 縫隙是 9個,電池片切片後,仍然採用焊帶連接,但電池片之間的縫隙變為 19 個, 不能發電的無效面積增加了一倍。

半片組件的缺點,註定了半片可能過渡期的組件技術,長期看,行業還是需要 更先進的組件技術。

2.3、 半片+MBB 短期內可能有一定的發展

主柵指的是晶硅太陽能電池表面上的較粗的電極,主要用於收集電池在光生伏 打效應下產生的電流。主柵數量的增加,可以減少電流經過的距離,同時減少每條 主柵所傳輸的電流,從而減少電阻損耗。最早的電池片只有兩根主柵,隨著行業的 發展,電池片主柵數量不斷增加,逐漸演變成目前主流的 5 主柵。

MBB即多主柵技術,英文全稱是 Multi Bus Bar。相比傳統的組件生產工藝, MBB 主要在電池圖形設計及電池片間的互聯工藝上發生改變,電池片採用更細更 窄的主柵,並在封裝時採用圓形焊絲代替焊帶。由於採用多主柵降低了電流損耗, 同時圓形焊絲相比焊帶對於電池的遮擋更小,可以減少 3%的遮擋面積。一般MBB組件相比常規組件功率提升 5-10W 左右。

由於目前半片技術推廣較好,有部分企業在部署完成半片產能後可能會選擇在 此基礎上疊加與半片相兼容的MBB技術。單從改造投入的角度來看,半片技術與 MBB 疊加可能是當前較好的選擇。半片與 MBB 疊加後,可以提升 12-15W 的組件 功率。

MBB的致命問題:增加功率不增加發電量。MBB 技術通過減少功率損耗和減 少主柵遮擋的方式提升組件的輸出功率,但這個輸出功率是在 STC 標準測試條件 下做到的。實際應用過程中 MBB 並沒有帶來相應發電量的增益,甚至有實測數據 表明 MBB 組件相比 5 主柵組件發電量低2%以上。相當於電站業主也為這部分多 出來的功率白付了錢,這也是 MBB 一直以來為電站業主所詬病的地方。

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光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

2.4、 疊瓦:未來方向,或將引領新一輪組件技術變革

2.4.1、 疊瓦是目前最具競爭力的組件封裝技術

疊瓦組件是根據主柵數量將常規電池片切成 5 片或者 6 片,將每小片疊加排布, 利用導電膠將其小片電池片連接成串,再經過串並聯排版後層壓成組件。

組件功率提升 10%以上:電池效率越高,疊瓦增益越多。相比常規組件,疊 瓦的理論上功率可以提升 15%,量產功率一般可以提升 10%-12%。基於 M2 規格 單晶 PERC電池,60 版型的常規整片組件功率可以達到 315W,而採用疊瓦封裝技 術後,組件功率可以達到 345W(整檔功率,實際功率可能更高)。

疊瓦組件的功率提升,主要來自於減少封裝留白電池數量的增加,其次來自於 取消焊帶及電池片切小帶來的電流損耗的減少。另外疊瓦組件由於取消了焊帶,正 面遮擋隨之減少,也提升了少量功率。

相同面積疊瓦組件可以封裝進更多的電池片。疊瓦組件取消了焊帶,電池片之 間採用導電膠連接,實現了電池片之間 0 間距,大幅減少了封裝留白,從而可以封 裝近更多的電池片。同樣的組件面積下,使用傳統封裝方式可以封裝 60 片電池片, 而使用疊瓦技術可以封裝 66 片電池,這樣便帶來了 10%的功率提升。

切小片電流功率減小,取消焊帶進一步降低電阻。疊瓦組件一般將常規大小電 池片切成 5 或 6 片,這樣單片電池的電流僅為原來的1/5或 1/6,電流損耗也僅為 原來的 1/25 或 1/36。電池間採用導電膠直接連接,相比採用焊帶電阻更低,也降 低了功率的損耗。

有效降低遮擋帶來的發電量損失和熱斑問題。由於疊瓦組件電池串數更多,發 生遮擋時,可以有效地減少遮擋帶來的發電量損失和熱斑問題。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

目前唯一支持超薄硅片的組件技術平臺。傳統組件封裝技術使用了焊帶作為電 池片的連接工具,由於硅片與焊帶的熱膨脹係數不同,硅片太薄容易引發隱裂。而 疊瓦組件取消了焊帶,電池片之間互相堆疊連接,從而消除了焊帶應力的影響。加 上疊瓦目前主流方式是採用導電膠實現柔性連接,可以充分分散應力,從而使得疊 瓦組件採用更薄的硅片有了可能。目前傳統組件所採用的硅片還是以180μm為主, 而疊瓦組件所用的硅片厚度可以做到 140μm-160μm,未來甚至有望降至 120μm 甚 至 100μm。東方環晟曾在SNEC上展出過全球首款採用 100μm 硅片的高效疊瓦組 件。

與主流技術均兼容。疊瓦組件對新技術的兼容性較好,支持雙面、雙玻等新型 技術,兼容各類電池技術(PERC、HIT、Topcon),這就保證了疊瓦在電池進入N型時代後依然能夠保證極強的生命力。

封裝成本略高,未來有望持平。目前從行業平均水平來看,受良率等因素的影 響(疊瓦返工成本較高),疊瓦的非硅成本略高於普通的封裝方式,平均每 W 高 0.1-0.2 元。但隨著設備和工藝技術的進步以及良品率的提升,未來封裝成本有望與 普通方式持平。

疊瓦是目前最具競爭力的技術。與半片、MBB 等技術相比,儘管疊瓦組件也 有很多的問題,但畢竟疊瓦的優勢畢竟太大,且問題是未來可以逐步解決的,如設 備投資高、良率低等。

2.4.2、 疊瓦組件的生產工藝

相比傳統組件封裝流程,疊瓦工藝主要多了 3 道工序:電池片切割、導電膠塗 覆以及電池片疊片排版。

導電膠塗覆:點膠法應用較多,印刷法是未來方向。疊瓦組件電池片之間的連 接主流方法是採用導電膠連接,具體塗膠工藝分為點膠和印刷兩種工藝。目前行業 內採用點膠法的企業較多,但是印刷法可以實現更少的重疊寬度、更少的用膠量以 及更高的塗膠精度,因此會是未來的發展方向。

疊瓦組件目前的電池片排版主要有橫排版和豎排版兩種類型。由於 Sunpower擁有豎排版方面的專利,其他企業一般採用橫排版較多。

光伏行業專題報告:疊瓦,正在崛起的新興組件技術

疊瓦封裝需要增加切片、排版等設備。相比常規組件,每 GW 疊瓦組件生產 線需要多增加 8000 萬元的成本。目前每 GW 疊瓦組件設備投資在 2 億元左右,其 中疊瓦焊接機投資在1-1.1億元左右,匯流條焊接機在 3000-4000 萬元左右,其他 設備 5000-6000 萬元左右。主要的設備企業包括邁為股份、先導智能、沃特維、光 遠股份等。隨著越來越多的設備企業參與,疊瓦的設備投資未來有望進一步降低。

2.4.3、 疊瓦有望成為主流組件封裝技術

由於疊瓦是目前潛力最大的封裝技術,符合技術進步的方向,很多組件企業都 對疊瓦組件表現出濃厚的興趣,並進行了一些相應的佈局。在2019年上海 SNEC 展會上,有 10 餘家企業展出了疊瓦組件。

疊瓦也是繼半片後,組件企業佈局最確定的技術。2018 年底疊瓦組件產能在 3GW 左右,目前正在擴產的預計 10GW 左右,規劃產能超過20GW。

3、 長期來看,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙

設計專利到期,工藝專利大部分未到期。疊瓦的專利分為設計專利和工藝專利, 目前市場所傳的疊瓦專利到期,是指日本信越的疊瓦設計專利到期,而核心的工藝 專利,如電池片排版、外觀、連接等方面的專利並未到期,這方面專利的主要持有 者主要是 Sunpower,Solaria 也有部分專利。

國內廠商方面,東方環晟獲得了 Sunpower 的專利授權,賽拉弗獲得了 Solaria 的授權,協鑫集成通過收購 Sunedison 後獲得了部分疊瓦專利,而後又獲得了 Solaria 的授權,這些廠商在國內也各自取得了一些專利。

短期來看,Sunpower 的專利佈局很難繞過。Sunpower的專利佈局最全面,從 電路、排版到外觀設計各個環節都擁有專利,其工藝方案目前來看也是疊瓦技術的 最優路徑。未來其他企業只能通過犧牲一些成本或效率以避免專利侵權,或者通過 支付專利費的形式獲得 Sunpower 和東方環晟的專利授權。隨著在國內的疊瓦專利 申請成功,Sunpower 基本已經完成在中國、美國、歐洲幾大主要市場的專利佈局, 其他企業涉及專利糾紛的產品只能在這幾大市場以外的區域銷售。

長期來看,專利問題不會對疊瓦的發展帶來實質性阻礙。長期來看,疊瓦一定 是行業發展的趨勢。儘管 Sunpower 在專利上的佈局非常強大,但僅是一些最優的 工藝,並非堵住了所有的工藝空間(事實上也很難做到)。未來組件企業和設備廠 商在疊瓦技術上仍然有施展的空間,可以通過改變疊瓦工藝順序排列、外觀設計等 方式來規避專利問題。只要疊瓦技術足夠優秀,行業便有繼續探索的意願。光伏行 業額的空間足夠大,容得下幾家足夠有競爭力的組件企業,不會出現一家獨大的局 面。在鉅額組件設備投資市場空間的誘惑下,設備廠商也會更願意投入資源去研發 新的疊瓦工藝,然後授權給購買設備的組件企業,從而進一步擴大疊瓦在組件端的 滲透率。另外,中環在控股東方環晟後,也透露出通過產業鏈合作的方式、進一步 推廣疊瓦組件的意願。

專利保利能夠激勵企業研發,保障龍頭企業的競爭優勢。一直以來,光伏為業 界所詬病的便是缺少壁壘,一旦出現超額收益,便會吸引資金的瘋狂湧入,將超額 收益變為零甚至是負值。行業的先發優勢太小,企業鉅額的研發投入不能帶來持續 的利率回報。但一旦專利保護的氛圍形成,企業便有了足夠的激勵去投入研發,而 專利保護也能夠保障龍頭企業持續的競爭優勢,構築足夠深的護城河。半導體行業 就是一個很好的例子。

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(報告來源:新時代證券;分析師:開文明)

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