06.27 “顏值”與“實力”並存!下半年多主柵或迎來較大產能擴充

在領跑者計劃和光伏新政的影響下,光伏行業對於“降本增效”的需求從未像今天這麼迫切過,目前企業大多選擇以主流電池技術疊加各種組件技術來實現這一追求。以下半年的“香餑餑”第三批領跑者項目為例,競標時企業都是奔著滿分的標準申報的,也就是單晶310W、多晶295W,如佔比最多的PERC,目前一線廠商基本都有很大體量的產能,看似產能供應充足,但真正能達到310W的高效單晶PERC產能卻是較為緊張的,這時就需要組件技術的“幫忙”了。

海泰新能副總經理劉強表示,“目前PERC中能達到310W的組件產能還是比較少的,尤其是雙面PERC,若正面要達到310W,基本上必須疊加半片或者多主柵技術才行。”這兩種組件技術都能為組件功率帶來5W左右的提升,目前半片技術已經較為成熟,而多主柵相對來說技術難度較高,因此本文接下來將主要介紹多主柵的技術原理以及發展現狀。

多主柵(Multi-Busbar,MBB)通常指電池採用更多更細的主柵,主柵線在6根以上,電池片之間使用更多更細的焊帶進行互聯。

“顏值”與“實力”並存!下半年多主柵或迎來較大產能擴充

圖一 多主柵結構

柵線細化的原理

減小柵線面積的意義在於,一是可以減小遮光面積,從而增大短路電流;二是可以減小金屬接觸面積,降低表面載流子複合,從而增大開路電壓,兩者都可以提升電池轉換效率。從這個角度看,當然柵線越細越好。

但是,減小柵線面積的途徑無外乎減少柵線根數和減小柵線橫截面積兩種,從電阻率的角度看,前者會導致發射區串聯電阻增大,後者會導致電極線電阻增大,即柵線面積越小,串聯電阻越大,從而導致填充因子降低,效率降低。因此,主柵和副柵設計的核心是在遮光和導電之間取得平衡。

而多主柵技術可以很好地解決上述矛盾。通過將柵線密化,增加主柵根數,可以減小發射區橫向電阻,此外在增加柵線橫截面積的同時減小柵線寬度(即減小柵線的寬度,同時增加柵線高度),可以減小導線電阻。

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圖二 常規工藝柵線細化的技術途徑

多主柵的優勢

多主柵技術最大的特點就是既能大幅降低電池片生產過程中的銀漿耗量,同時又能提高組件的輸出功率,降本增效兼得。據瞭解,多主柵技術主要具有以下優勢:

(1)在電池製作過程中可以降低50%甚至更多的銀漿耗量,尤其是近年來雙面技術不斷髮展,多主柵應用在雙面電池中可節省更多銀漿;

(2)多主柵電池採用9/12條柵線設計,增加了柵線對電流的收集能力,同時降低了內損,並減少了遮光面積,有效受光面積增大,使得組件功率至少提升一個檔位(5W-8W);

(3)多主柵區別於傳統主柵與焊帶的設計,9/12柵設計使得柵線的殘餘應力有效降低,電池出現隱裂的幾率大大降低;

(4)由於柵線間隔小,即使電池片出現隱裂、碎片,多主柵電池功損率減少,仍能繼續保持較好的發電表現;

(5)多主柵產品外觀美觀,可媲美IBC組件,在一些特殊應用場景優勢明顯。

多主柵發展現狀及趨勢

早在21世紀初,日本京瓷發現增加主柵的數量,可以減少電流在細柵中經過的距離以及每條主柵承載的電流,既減小了電阻損耗,又提高了轉換效率。從最初的2主柵到三主柵、四主柵,再到如今主流的五主柵和逐漸發展壯大的多主柵,企業開始不斷嘗試提升電池片主柵線的數量。

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圖三 主柵數量發展路線圖

2017年,一些企業開始推出多主柵產品。而在不久前結束的SNEC 2018展會上,多主柵已經成為大多數組件企業展臺的必備產品之一,它們或是疊加PERC,或是疊加N型,亦或其他技術,這歸功於多主柵良好的兼容性。如海泰新能在SNEC上就展出了多主柵單、多晶組件,半片多主柵多晶組件等一系列多主柵產品。

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圖四 海泰新能半片多主柵組件

“多主柵技術的關鍵在於串焊,這也是多主柵技術的主要難點,目前主要採用圓形焊帶進行電池片的焊接。”劉強介紹說,“另外,由於12根柵線焊點太多,手動焊接效率太慢,因此多主柵組件生產必須要搭配自動匯流焊接設備,以滿足產能需求。目前海泰新能生產的單晶PERC或單晶SE電池+多主柵可以實現300-310W。”

設備方面,多主柵技術在電池產線上只需改變印刷網版即可,在組件產線上需採用全新的串焊機,後續疊層、層壓等步驟與傳統技術並無差異。目前多主柵串焊機已實現了國產化,國內設備企業如寧夏小牛、奧特維、無錫先導等都可以實現多主柵焊接。據寧夏小牛自動化設備有限公司董事長王小牛介紹,目前國內多主柵串焊設備已出貨3-5GW,從設備訂貨情況來看預計今年下半年將迎來較大規模的產能擴充。

成本方面,據王小牛介紹,多主柵技術在電池端由於銀漿用量的減少,每片電池成本可下降2毛錢左右;在組件端,整片的組件製造成本相比傳統組件略高一些,這主要是由於焊帶、EVA的投入更高,綜合功率提升後經濟收益基本持平,但多主柵若疊加半片技術後,製造成本則相對常規組件有所降低。綜合電池和組件成本,總體而言多主柵技術的成本會稍低一些。

根據PV InfoLink統計,目前國內多主柵現有產能約1.7GW。儘管目前相對來說產能較小,但除前文提到的應用領跑者需以多主柵技術輔助外,多主柵在技術領跑者中也佔了一席之地,這也將加速帶動多主柵技術走向更成熟的階段,預計實際量產體量將加速提升。根據ITRPV 2018的預測,未來幾年內三主柵將逐漸消失,五主柵已經成為當今的主流,預計未來兩三年內多主柵技術將大規模應用。

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圖五 ITRPV對主柵數量發展趨勢的預測


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