半片組件技術(shù)白皮書

:近年來，光伏技術(shù)發(fā)展迅速、應(yīng)用范圍廣，市場從原來僅重視高功率，日益轉(zhuǎn)變?yōu)榧婢吒吖β?、在任何安裝條件下的高發(fā)電量、低衰減和低成本的綜合要求，從而進(jìn)一步降低度電成本。所以如何降低度電成本成為目前行業(yè)最核心的問題，而作為光伏系統(tǒng)端發(fā)電的核心部件-光伏組件是重中之重，組件高功率是促成“平價上網(wǎng)”最直接、最有利的技術(shù)通道，提升組件功率主要從兩方面入手：“開源”（提升內(nèi)部光通量），“截流”（降低內(nèi)部電損耗）。

什么是半片電池技術(shù)

前幾年整個行業(yè)都是圍繞“開源”路線發(fā)展，時至今日，“截流”是最有效的技術(shù)實(shí)施路線，而低內(nèi)損的高效半片電池組件技術(shù)將會在規(guī)?；瘧?yīng)用中有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。它無疑是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)和具備高性價比的高效產(chǎn)品，是能同時滿足成本和發(fā)電量及衰減性能提升的最佳解決方案。半片電池技術(shù)通過將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格電池片（156mmx156mm）激光均割成為兩片(156x78mm)，對切后聯(lián)接起來的技術(shù)。

整個組件的電池片隨之被分為兩組，每組包含串聯(lián)連接的60個半片電池片。組成一個完整的120片組件（圖1），從而可將通過每根主柵的電流降低為原來的1/2，內(nèi)部損耗降低為整片電池的1/4，進(jìn)而提升組件功率。

該技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

第一，相同效率的半片光伏組件比常規(guī)整片組件輸出功率有明顯的提升。這主要得益于半片組件串聯(lián)電阻的降低，填充因子FF的提高。同時組件因內(nèi)部電阻降低，使其發(fā)電工作時的溫度比常規(guī)組件低，從而進(jìn)一步提高組件發(fā)電能力。

第二，半片組件能降低由于遮擋造成的發(fā)電功率損失，能顯著提高組件在早晚及組件下沿積灰、積雪時的發(fā)電量，提升電站的經(jīng)濟(jì)效益。

第三，與其他新技術(shù)相比，半片技術(shù)最成熟、最容易實(shí)現(xiàn)快速規(guī)?；慨a(chǎn)，同時，增加的額外成本不多。

半片組件的技術(shù)原理

正如上文提到，半片電池片為標(biāo)準(zhǔn)電池片對半均割后得到的（圖2）。因此，其內(nèi)部的電流減少一半。隨著電流的減少，電池內(nèi)部的功率損耗降低。而功率損耗通常與電流的平方成比例，因此整個組件的功率損耗減小為四分之一（Ploss=RI2，其中R是電阻，I是電流）降低半片電池片功率損耗，可使其具有更大的填充因數(shù)、更高的轉(zhuǎn)化效率，也就能獲得更大發(fā)電量，尤其是在高輻射的環(huán)境中。組件具有較大的填充因數(shù)，意味著其內(nèi)部串聯(lián)電阻較小，其內(nèi)部的電流損耗也較?。ū?）。

此外，與標(biāo)準(zhǔn)組件相比，新設(shè)計(jì)改善了電池片在遮擋或早晚?xiàng)l件下的電學(xué)性能。例如，如果標(biāo)準(zhǔn)組件以縱向方向安裝而底部被遮蔭，則會因?yàn)榕月范O管關(guān)閉整串電池片組，而導(dǎo)致整個組件輸出功率為零。而半片組件得益于兩部分電池片串組的布局，可確保在相同條件下，其輸出功率至少仍能保持原先的50%(圖3表2)。

什么是晶科能源半片組件（HC）系列

晶科能源推出的高效半片組件（HC）系列，采用的是全程全自動裂片與傳輸，可大規(guī)模適用于單晶、多晶、單晶PERC、多晶PERC組件，在額外成本增加有限情況下，讓組件功率比同版型的常規(guī)組件高出5-10瓦。晶科能源60片多晶半片組件可量產(chǎn)主流功率檔達(dá)到290W，單晶半片達(dá)到305W，單晶PERC半片更可高達(dá)330W。事半功倍的半片技術(shù)會以其超高的性價比，在未來民用及中小工商業(yè)屋頂系統(tǒng)中占據(jù)主流地位。

晶科半片電池組件具有以下特點(diǎn)：

（1）電池片一分為二，主柵電流減半，整個組件的電流損失減小到原來的1/4，輸出功率比同版型整片電池組件高約5-10W；

（2）半片電池組件的熱斑溫度比同版型整片電池組件的溫度低約25℃，可有效降低組件的熱斑效應(yīng)；

（3）半片電池組件滿足1500V系統(tǒng)電壓設(shè)計(jì)要求，可降低系統(tǒng)端成本約10%；

（4）遇遮擋及下沿有積灰、積雪時，有效減少因遮擋造成的發(fā)電量損失；

（5）降低首年及平均光致衰減；

（6）100%PIDFree。

客戶如何從晶科的半片電池技術(shù)中獲益

晶科能源的多晶半片組件可與常規(guī)單晶組件比肩，而單晶半片組件與常規(guī)單晶PERC組件在轉(zhuǎn)化效率、綜合性能兩方面匹敵。這就意味著，在確保組件功率的前提下，客戶有了更具成本效益的新選擇。晶科能源半片組件可謂是當(dāng)今商業(yè)市場上最具競爭力的產(chǎn)品之一。

此外，晶科能源半片組件單位面積功率輸出的數(shù)瓦級提升，可使組件在功率分檔級別上得到躍升，從而為客戶在相同安裝面積下，與安裝常規(guī)組件系統(tǒng)相比獲得更好的經(jīng)濟(jì)收益。依照晶科能源行業(yè)領(lǐng)先的產(chǎn)品質(zhì)量保證，晶科能源承諾半片組件系列具備100%PIDFree性能。

未來幾年，隨著電站投資商平價上網(wǎng)的壓力越來越大，對度電成本的訴求越來越高，“半片”技術(shù)將會得到大規(guī)模應(yīng)用。憑借本身高效的單、多晶以及PERC電池，晶科半片技術(shù)研發(fā)領(lǐng)先同行6-12個月，其半片電池組件更優(yōu)于市場上同類產(chǎn)品，在規(guī)模化量產(chǎn)的主流檔功率、性能、可靠度以及性價比上擁有非常強(qiáng)的競爭力，未來有望成為組件產(chǎn)品的主要選型。

現(xiàn)存問題分析

隨著太陽能光伏系統(tǒng)從靠各國補(bǔ)貼存活到完全市場化，投資人對高效組件降本的要求日趨增強(qiáng)。LCOE度電成本的下降是源于技術(shù)研發(fā)帶來的效率提高和產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大的經(jīng)驗(yàn)曲線效應(yīng)，持續(xù)提高組件效率正是行業(yè)市場化進(jìn)程的重要一步。組件輸出瓦數(shù)的提升關(guān)系整體系統(tǒng)成本，可以降低系統(tǒng)BOS成本,如支架、纜線、匯流箱及土地面積。

對高效組件降本，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目LCOE的進(jìn)一步下降則是技術(shù)研發(fā)的根本目的。不過高瓦數(shù)輸出的組件通常代表需使用價格較高的高效電池片或更精密的封裝技術(shù)。目前高效組件項(xiàng)目初投資偏高問題持續(xù)存在。近兩年晶硅組件價格下降約20%，使高效組件的性能優(yōu)勢愈發(fā)不明顯，（圖4）為晶硅組件的能效和價格關(guān)系圖，可以看出，價格的差距遠(yuǎn)高于效率提升。

單晶光衰(LID)問題目前仍難解，雖然單晶廠商通過各種努力，亦或推出新設(shè)備致力于解決光衰問題，但LID光衰是否能穩(wěn)定控制，仍是一個大問題，也是國外金融機(jī)構(gòu)對于大型項(xiàng)目選擇單晶組件的融資意愿不高的主要原因。

PERC目前的成本仍比較高，對高效組件生產(chǎn)商來說，設(shè)備投資高，制程復(fù)雜，工序增加導(dǎo)致破片率上升的問題制。IBC電池使用的N型硅片成本較高，電池制備過程中需要多步摻雜等復(fù)雜的工藝，使得其制造成本較高，技術(shù)門檻高。HIT電池工藝要求嚴(yán)格，要獲得低界面態(tài)的非晶硅/晶體硅界面，對工藝環(huán)境和操作要求也較高，需要開發(fā)適宜的低溫封裝工藝。其他技術(shù)或原材料成本高、或技術(shù)不成熟良率無法保證等各種原因?qū)е码y以規(guī)?；l(fā)展。

2018年以后主流技術(shù)展望

在所有的新技術(shù)中，最值得關(guān)注和被市場看好，在2018年預(yù)計(jì)能噴井式爆發(fā)的主流高效組件技術(shù)是半片技術(shù)，同版型的組件能提升5-10瓦，甚至更高，相信將憑借其驚艷的外觀和超高的性價比，會在未來民用及中小工商業(yè)屋頂系統(tǒng)，以及領(lǐng)跑者項(xiàng)目中占據(jù)主流地位（圖5）。