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牵一发而动全身 浅谈光伏大电流组件设计的风险

   日期:2020-06-05     来源:DEKRA德凯    浏览:4431    评论:0    
自2018年以来,国内开始逐步迈入规模化生产166毫米硅片,从其进入市场以来,占比不断攀升,大尺寸硅片时代由此到来。2019年8月,12英寸超大硅片的问世,再次标志着“大行其道”的潮流已经势不可挡。可以说大尺寸电池片与切片,多主栅,高密度封装,掺镓PERC等配套技术思路的结合应用,使得组件产品的标称功率大幅提高,与此同时,BOS成本与LCOE也有所降低。

然而评价一款技术的好坏并不是单纯的数值上的增减,而是在于长期应用中的综合表现与收益。光伏组件的设计是以20年甚至更长为质保周期的,对于电池片和组件尺寸这种大跃进式的增长,随之而来的隐患,各位光伏界的同仁们是否又沉着的思考过呢?愿在此与各位浅谈一下大电池片大电流组件潜在的一些风险。

牵一发而动全身的电池片

由于电池片尺寸的增加,最显而易见的改变就是组件的尺寸和重量也有了大幅提升。但是电池片尺寸的扩大,从一定程度上降低了组件的力学强度。因而成品的运输和安装也将面临更为严峻的考验。所以提升相关辅材的力学强度是必不可少的。不仅仅是玻璃,边框,甚至成品的包材,包装方式也需要重新评估。

除了组件本身的力学强度需要进行考量之外,现有的安装方式和结构设计是否都能满足大尺寸组件,也需要打上一个问号。不适配的安装方式和结构,极其容易导致组件在实际电站的使用过程中发生变形,开裂,脱落,从而引起失效。

随着大电池片大电流组件的发展,不可避免的要提到电池片切片。大电池片导致单片电池的电流显著增大,功率的损耗也随之增大,因此大电池片基本都是需要将全片电池进行切割后使用。同时电池片厚度减薄的趋势依旧明显,对于切片工艺来说,越多次的切割对于电池片的良率和内部结构也会有影响,更加容易导致不可见的隐裂甚至裂片。同时电池片面积变大,需要增加栅线来收集更多的电流,以至于焊接工艺参数也需要调整,根据德凯失效分析,焊接温度或者时间的差异会直接导致TC200等测试后出现功率衰减超过5%。在层压工艺上:层压腔工位的放置,组件数量以及层压参数也需重新调整,以保证封装材料的充分密封粘接,符合IEC 61215 和IEC 61730等主流标准的测试判定要求,或是满足更加严苛的特殊环境试验。

配套供给的新布局

除了以上所述组件设计和制造中的潜在风险以外,对于组件厂来说,还有更多关于原材料和设备方面所随之而来的问题需要考虑。

首先是电池片的上游生产阶段,对于铸锭单晶的炉台尺寸要求也更大,硅片尺寸的扩大甚至需要对炉台进行大规模的改造才能满足空间要求。其他电池片生产的相应工艺也需要重新调整,比如网版印刷时行走距离等。这种调整不是业内在短期内能完全切换的。虽然很多电池片厂都早已大规模布局大尺寸硅片,但是在目前的市场状况下,短时期内的产能依旧无法满足整体市场的需求,没有自己配套电池片生产线的组件厂家会存在一片难求的窘境。

其次目前玻璃的尺寸已经在行业中趋于固定,组件厂的尺寸设计也基本能被现有的炉窑所满足。随着大电池片的飞速发展,与之匹配的玻璃尺寸和钢化工艺调整,也要需要组件厂和玻璃供应商们尽早去协调。

最后这里不得不提的还有配套的设备供应商。为了配合大电流大尺寸组件的生产,随之而来的是快速的设备改造和更迭。其设备的稳定性也需要行业中的厂商发挥匠心精神,避免因生产设备的原因导致组件产品的可靠性存在隐患。

无论是电池片的飞速发展,还是其他零部件的技术创新,最终目的应该都是为了服务于组件设计和终端用户的需求,以早日实现平价上网的目标。单纯无节制的扩大电池片和组件的尺寸,将会带来更多难以克服的问题。

光伏行业每一次的技术突破都是令人欢欣鼓舞的,大尺寸电池片和组件势必是实现光伏发电平价上网浓墨重彩的一笔。中国光伏走到今天并不是一蹴而就,而是技术和品质相互依托的结果。 
 

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