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    紀振雙:淺談疊瓦組件的顯在優勢及技術成熟度
    【字體: 】  日期:19-12-10  來源:來自網絡  熱度:

    疊瓦作為一種平臺性的組件制造技術,批量應用后,一直受到專利方面的困擾,可靠性方面的質疑聲音也較多。盡管如此,憑借其在組件效率提升方面的比較優勢,近兩年來,疊瓦仍呈現出較為強勁的增長勢頭。2018年全球云南时时彩平台官网出貨量在1GW左右;2019年前10個月,不完全統計,疊瓦組件出貨量已超過1.5GW。

    為適應市場需要,自2016年開始,鑒衡認證中心推出了“領跑者”先進技術產品認證制度。有別于常規產品認證,該項制度將“技術成熟度”作為一項重要的評價指標。此前,對技術成熟度的評審,針對的是制造端,主要包括以下方面的評審:設計鑒定和定型的適度性、制造過程的工藝成熟度、目標效率命中率、不良品率及技術的隱性風險等。近期,針對高效組件應用過程出現的問題,以及國家認監委加強事中、事后監管的總體要求,鑒衡認證中心針對性地開展了認證產品應用效果的證后評價工作。

    本文以疊瓦組件為例

    事例性地說明認證產品證后評價的基本思路

    一、疊瓦組件的比較優勢

    根據生產廠家宣稱的技術優勢,歸納起來,疊瓦組件主要有以下特點:

    更高效率;

    與現有電池和組件生產線的兼容性較強;

    根據需要,可更為靈活地調整組件的版式和大??;

    有效降低遮擋和隱裂對組件的性能影響。

    以下為根據鑒衡在產品認證及電站檢測過程獲取的數據和信息,針對企業宣稱的優勢,給出的評價結果▼

    1)組件效率

    疊瓦組件的最大特點是將電池主柵置于電池的疊層之間,且電池間無橫向間距,見圖1。此種設計可以增加組件的有效受光面積,進而降低電池和組件間的效率差,提升組件效率。

    圖2為根據鑒衡認證過程的檢測結果,從4家企業各選取一款典型疊瓦組件,給出的電池和組件效率差及組件與電池總面積的增加率。

    注:電池與組件效率差、組件面積增加率分別按以下公式計算:

    電池與組件效率差 = 抽檢批投用電池樣件效率均值—抽檢批樣本組件效率均值;

    組件面積增加率 =(組件面積—電池總面積)/組件面積。從圖2可以看出,與常規組件相比,疊瓦組件面積增加率降低7.8% 左右,與理論計算值(假定主柵焊帶寬度為1mm,電池橫向間距為1.5mm)基本相當;效率差減少0.9%左右,即采用同樣效率的電池,組件效率可以提升0.9%,以效率為19%的310W組件為例,與有些廠家宣稱的功率增加15W基本一致。

    2)產線兼容性

    疊瓦組件用電池的生產與現有產線具有完全的兼容性。組件生產需要增加或調整某些工藝環節,見圖3。

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    圖中紅框內為新增或需要調整的工藝環節,其他為常規組件兼容性工藝環節??傮w看,疊瓦組件大部分工藝環節與現有產線具有兼容性。需要提醒的是,紅框內的工藝,不同組件生產企業裝備和工藝控制水平不一樣,并導致產品使用性能及可靠性水平差異較大。

    3)組件版式和尺寸

    目前,市面上常規組件有2種基本版型,60型和72型。疊瓦組件已突破原有的版型設計,除60和72擴展型,又出現了準78型。表1為3個企業典型版型的示例。

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    從表中可以看出,由于電池尺寸變小,根據不同應用場景,可以更為靈活地調整單塊組件的電池數量和組件尺寸。需要提醒的是:目前電池和組件的外形尺寸,包括電學參數,過于雜亂,亟待規范。

    4)遮擋影響圖4為根據生產廠家宣稱優勢,給出的疊瓦與常規組件電路結構及遮擋影響示意圖。

    圖4. 電路結構與遮擋影響示意圖根據鑒衡的監測結果,實際應用中,不同遮擋條件下,疊瓦組件作用效果不盡相同。圖5為兩種典型的遮擋條件圖示。在圖中所示的兩種遮擋條件下,與常規組件相比,A條件下,疊瓦組件對降低遮擋影響的作用不明顯;B條件下,疊瓦組件在降低遮擋影響方面,作用明顯。圖5. 不同遮擋條件圖示

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    以對組串級性能影響為評價單元,總體看,實際應用中,存在組件或組串級遮擋時,效果不明顯;存在電池或電池串級遮擋時,疊瓦組件在降低遮擋影響方面,效果明顯。

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    對比疊瓦組件與常規組件的電路結構,理論上也能對上述現象做出解釋。

    5)隱裂影響

    圖6為常規組件,無明顯缺陷與存在碎裂片組件電學參數的示例性對比;圖7為疊瓦組件,無明顯缺陷與存在碎裂片組件電學參數的示例性對比。

    從圖6、圖7中的兩組數據對比看,對常規組件,存在較為嚴重的碎裂片時,Vmp、Imp、Pmp均顯著降低;對疊瓦組件,存在較為嚴重的碎裂片時,Vmp、Imp、Pmp的降幅明顯低于常規組件,說明疊瓦組件可以有效降低隱裂(碎裂)對性能的影響。對比疊瓦組件與常規組件的電路結構,理論上也能對上述現象做出解釋。

    二、疊瓦組件的技術成熟度

    圖8為產品生命周期法則圖示。目前,已有多家組件企業量產疊瓦組件,全球出貨量已接近組件總出貨量的2%??傮w判斷,疊瓦組件尚處于導入期到成長期的過渡階段。此階段需要進一步提高產品質量,特別是可靠性;適度降低與常規組件的價差,提高性價比;進一步理清產品市場定位??傮w判斷:上述問題解決得好,會走出圖8中“A”走勢;解決得不好,不排除“B”或“C”走勢的可能。

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    圖8.產品生命周期圖示

    1)需要重視的應用質量問題

    圖9為在投運一段時間的電站中,抽檢疊瓦組件中存在的典型EL缺陷圖例。

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    圖9. 疊瓦組件典型EL缺陷圖

    中給出的4種缺陷形式,全部為疊瓦組件因電氣連接方式的改變容易產生的缺陷。從對組件性能的影響程度看,A類缺陷的影響較??;B類缺陷有一定影響,會導致組件Vmp下降;C類缺陷有較大影響,會導致組件Isc上升,Imp下降;D類缺陷有嚴重影響。另外,某些缺陷,會導致嚴重的熱斑,見圖10。

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    圖10. 內部質量導致的熱斑圖示

    從應用情況看,不同廠家供應的疊瓦組件,出現的缺陷類型和程度有較大差異。有的廠家供應的組件,如隆基樂葉,抽檢組件中并未發現對組件性能有較大影響的缺陷;有的廠家供應的組件,存在對組件性能有較大影響的缺陷,且缺陷比例在不可接受的水平。說明不同廠家疊瓦組件的技術成熟度存在較大差異,有的已基本具備大批量供貨的條件;有的尚存在需要進一步解決的技術質量問題。

    2)需要考慮的制程質量問題

    疊瓦組件將電池間連接方式由焊帶焊接改為導電膠連接??傮w看,還有需要進一步研究和解決的問題,特別是導電膠粘結劑和導電粒子的選擇及粘結工藝控制,包括返修工藝的選擇。追溯某些使用過程中所發現缺陷的導致原因,可以歸結為電池間連接技術不夠成熟或制程質量控制不當等。

    目前,可供選擇的導電膠粘結劑主要有丙稀酸、有機硅、有機氟、環氧樹脂等4種,導電粒子有純銀和銀包銅兩種。不同類型的導電膠在工藝性能、粘結性能、高溫和低溫性能、固化速度、耐候性、可返修性等方面存在較大差異,有必要針對組件長期運行的需要,將可靠性放在首位,同時兼顧經濟性來選擇適宜的導電膠。另外,目前的粘結工藝有點膠和印刷兩種方式,不同企業的自動化程不盡相同,也需要從質量和工藝控制一致性的角度,研究并解決工藝控制中存在的問題,包括提高設備的自動化程度。在返修方面,目前的返修工藝有兩種,一種是局部更換問題點的電池,另一種是采用橋接的方式,需要強調的是,無論采用哪種工藝,均需保證返修組件的電學參數滿足要求。

    三、結語

    疊瓦組件的性能優勢比較明顯,需要解決的問題同樣突出。從投放時間和市場占比看,疊瓦組件尚處于起步階段,各廠家需要抱著“呵護”的心態,重視并解決產品制造和使用中出現的問題,逐步打消業內的疑慮,謹防“一個老鼠壞一鍋粥”情況的發生

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