光伏组件的构成及部件成本

日期:01-26  点击:647  属于:公司新闻

光伏组件是最小有效发电单位,主要由九大核心部分组成。

光伏电池片单片发电量有限,需经串联和封装为组件,才能作为电源使用,因此光伏组件是可以单独提供直流电输出的最小的不可分割的太阳电池装置。 光伏组件主要包括电池片、互联条、汇流条、钢化玻璃、EVA、背板、铝合金、硅胶、接线盒等九大核心组成部分。


组件设备与组件制备的各个工艺流程相对应,主要设备包括激光划片机、串焊机、自动叠 层设备、层压机以及自动流水线。

具体环节看,焊接环节需要的设备有激光划片机、汇流条焊 接机、电池片串焊机;层叠环节需要的设备为摆模板机;层压环节需要层压机;EL 测试环节需要 EL测试仪;装框环节需要的设备为自动摆框装框机;装接线盒环节需要接线盒焊接机;清洗环节需要的设备为组件翻转单元;IV 测试环节用到的设备为IV曲线测试仪;成品检 验环节需要的设备为翻转检查单元;包装环节需要包装产线。除上述单一设备外,设备厂商还 可提供组件自动化装备产线,涵盖各个环节,实现交钥匙工程。在单GW组件产线的设备投资中,串焊机和层压 机的价值量较高,投资占比约为33%和13%。

目前大规模应用的电池片技术路线主要有 TOPCon 和 HJT 两种。

TOPCon与现有产线兼容性高,相比PERC效率提升 1-1.5pct 左右,可在现有产能上进行升级改造,发挥现有产能潜力的高性价比选择,随着2021年部分TOPCon中试线投产,2022年批量规模产能落地,TOPCon产能占比提升的趋势将得到显现。

异质结(Heterojunction with Intrinsic Thin Layer,HJT)理论转换效率可达到28%,有衰减率低、温度系数低、双面率高、弱光效应等优点,可带来明显的全生命周期发电效益提升。但HJT设备更迭成本较高,且目前技术水平与理论峰值尚有差距,历史产能负担轻的新进入企业较多。

2020年我国电池片总产能201GW,同比增长22.8%,占全球总产能比例80.7%。预计2021年总产能将达到308GW,全球约360~385GW,其中TOPCon和HJT产能均以中试线为主,2022年有望规模落地的项目多为TOPCon,短期内TOPCon增量将远超HJT。

光伏胶膜市场主要以EVA、POE 胶膜为主,主要为透明EVA胶膜、白色 EVA 胶膜、POE胶膜(包括多层共挤 POE 胶膜)三种类别。

目前组件封装材料仍以EVA胶膜为主,至今一直为市场的主流产品,但其占比有所下降,2020年约占光伏胶膜整体市场的56.7%;POE胶膜和共挤型 POE 胶膜占25.5%的市场份额。我们预计随着双玻组件、双面电池的大规模应用,POE/多层共挤POE胶 膜到2030年的总体市场渗透率可以达到36.2%,多层共挤POE胶膜在内 的高品质胶膜有望进一步提升市场规模。

目前国内EVA市场一直处于供不应求的态势,为了满足日益增长的旺盛需求,EVA厂家纷纷实施扩能计划。

受疫情影响,原计划在2020年投产的4套EVA装置全部推迟至2021年,预计到2021年底,我国EVA总产能将达到187.2万吨/年;到2022年底我国EVA总产能将达到247.2万吨/年,行业竞争将会十分激烈。

光伏玻璃主要分为超白压延玻璃和超白浮法玻璃,两种玻璃的工艺不同。

与超白浮法玻璃相比,超白压花玻璃的正面用特殊的绒面处理,减少光的反射,反面用特殊花型处理,极大地增强了太阳光不同入射角的透过率。在太阳光斜射及电池组件呈角度安装时,超白压花玻璃比超白浮法玻璃的综合光透射比高约3%至4%。根据实践经验,太阳光透过率每提高1%,光伏电池组件发电功率可提升约0.8%,因此超白压花玻璃是晶体硅电池面板的首选材料。晶硅电池是目前技术最成熟、应用最广泛的光伏 电池,其在全球光伏电池市场的份额始终保持在 80%以上,所以超白压延玻璃在市场中占据更大份额。超白浮法玻璃主要应用于薄膜电池。

目前,组件厂商对透光率的要求在 93.5%到 94%之间。

2020年,钢化镀膜玻璃大部分为单层镀膜,透光率平均约93.9%,2021年以后新投玻璃产能基本均采用双层镀膜,透光率可做到 94.2%以上。这对玻璃的透光率、反射率、强度、外观质量以及 与光伏电池片的适应性要求很高,因此超白玻璃在料方设计、工艺系统设计、熔窑窑池结构、操作制度、控制制度和产品质量 标准等方面的要求都远高于普通玻璃。这拉开了普通玻璃制造企业与超白玻璃制造企业的技术差距,形成了普通玻璃制造企业进入光伏玻璃行业的技术壁垒。

太阳能背板是常规光伏组件的重要组成部分,成本占比约3%。

常规太阳能组件自上而下一般为“玻璃+EVA 胶膜+电池片+EVA胶膜+背板”的传统结构。背板位于太阳能电池组件背面的最外层,保护电池组件免受外界环境的侵蚀,起到耐候绝缘的作用,因而需具备优异的耐高低温、耐紫外辐射、耐环境老化和水汽阻隔、电气绝缘等性能。根据材料属性,光伏背板分为含氟背板与非氟背板,行业目前以含氟背板为主;根据生产工艺,光伏 背板可分为复合型、涂覆型和共挤型。 常规光伏组件背面采用传统背板,不具有透光性;双面组件具有双面透光的特性,正面发电的同时,背面也可通过吸收 地面等周围环境的反射光、散射光等方式进行发电。

相较于单面组件,双面组件能够带来 5%-30%的发电增益,降本增效效果更加显著。包括光伏组件龙头晶科、晶澳在内的多家组件生产商已陆续规划双面组件产能。2019年,双面组件占比达到14%,较2017年的2%提高了12个百分点,市场占比快速提升。预计2023年,双面组件市占率有望达到50%,成为行业重要产品类型。

双玻为当前双面组件的主流解决方案。但是由于玻璃本身的性能优势,双玻组件的耐磨性、绝缘性以及防水性能等方面均强于单面组件,无铝框设计的双玻组件还能够有效降低PID衰减现象出现的概率。但同时,双玻组件也面临玻璃重量大不容易运输、易出现黄变、爆裂现象以及无铝框设计造成组件易变形等问题。

透明背板的出现有效解决双玻组件痛点。

目前市场上透明背板可见光透过率大于90%,高透光率符合双面组件的需求。相较于双面双玻组件,透明背板具有成本低廉及发电量高等优势。双玻组件、KPC 透明背板组件、CPC 透明背板组件单瓦成本分别为0.61 元、0.61 元及 0.59 元,未来透明背板具有较大降本空间,且轻质使得运输成本下降,透明背板在成本上具有竞争力。

同时,南方电网实证证明透明背板组件日平均发电小时数比双玻组件高0.02 小时,发电量增益 0.33%。透明背板亦可有效解决双玻组件易受盐碱腐蚀及UV衰退等痛点,具有其独立市场。

光伏赛道的逻辑,在于替换火电。火电目前占比80%,到了2030年,光伏要达到30%,风电24%,水电15%,核电8%。

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