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单个光伏电池的发电能力有限,需要串联并封装成组件才能作为电源使用。 因此,光伏组件是最小的可单独提供直流输出的不可分割的太阳能电池装置。 光伏组件主要包括电池片、互连条、汇流条、钢化玻璃、EVA、背板、铝合金、硅胶、接线盒等九大核心部件。
元件设备对应于元件制备的各个工艺流程。 主要设备有激光划片机、串焊机、自动码垛设备、层压机、自动组装线等。
从具体环节来看,焊接环节所需设备包括激光划片机、母线焊接机、电池串焊接机; 层压环节所需设备为摆模板机; 层压环节需要层压机; EL测试环节需要进行EL测试。 装框工序所需设备为自动摆框装料机; 接线盒安装过程需要接线盒焊接机; 清洗过程所需的设备是元件翻转装置; IV测试过程所用设备为IV曲线测试仪; 成品检验过程所需的设备是翻转检验单元; 包装过程需要包装生产线。 除上述单体设备外,设备制造商还可以提供组件自动化设备生产线,覆盖各个环节,实现交钥匙工程。 单条GW组件生产线的设备投资中,串焊机和层压机价值较高,约占投资的33%和13%。
目前,大规模采用的电池电芯技术路线主要有异质结(HJT)和异质结(HJT)。
OPCon与现有生产线具有高度兼容性。 与PERC相比,效率提高约1-1.5%。 它可以在现有产能的基础上进行升级,是最大限度发挥现有产能潜力的经济高效的选择。 随着2021年部分中试线投产,2022年将启动批量规模产能,产能占比提升趋势明显。
异质结(Thin Layer,HJT)的理论转换效率可达28%。 具有低衰减率、低温度系数、高双面比、弱光效等优点,可显着提高整个生命周期的发电效率。 但异质结设备更新换代成本较高,目前技术水平与理论峰值仍有差距。 有许多历史容量负担较轻的新进入者。
2020年,我国电池片总产能201GW,同比增长22.8%,占全球总产能的80.7%。 预计2021年总产能将达到308GW,全球约360~385GW,其中异质结和异质结产能主要为中试线。 预计2022年大规模实施的大部分项目短期内规模将远超HJT。
光伏薄膜市场主要以EVA和POE薄膜为主,主要分为透明EVA薄膜、白色EVA薄膜、POE薄膜(包括多层共挤POE薄膜)三大类。
目前元件封装材料仍以EVA薄膜为主,迄今为止一直是市场主流产品,但比重有所下降。 2020年占整体光伏薄膜市场约56.7%; POE薄膜和共挤POE粘合膜占据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,到2030年POE/多层共挤POE薄膜整体市场渗透率可达到36.2%。 -挤出POE薄膜 粘合薄膜预计将进一步扩大市场规模。
目前,国内EVA市场一直处于供不应求的局面。 为了满足不断增长的需求,EVA制造商纷纷实施产能扩张计划。
受疫情影响,原计划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,超白压花玻璃正面经过特殊绒面处理,减少光反射,背面经过特殊花纹处理,大大增强了不同入射阳光下的透过率角度。 当阳光倾斜且电池模组倾斜安装时,超白压花玻璃的整体透光率比超白浮法玻璃高约3%至4%。 根据实践经验,太阳透过率每增加1%,光伏电池组件的发电量可增加约0.8%。 因此,超白压花玻璃是晶体硅电池面板的首选材料。 晶体硅电池是目前最成熟、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,因此超白压延玻璃占有较大的市场份额。 超白浮法玻璃主要用于薄膜电池。
目前组件厂商对透光率的要求在93.5%~94%之间。
2020年钢化镀膜玻璃大部分为单层镀膜,平均透光率在93.9%左右。 2021年后新增玻璃产能基本采用双层镀膜,透光率可达94.2%以上。 这对玻璃的透过率、反射率、强度、外观质量以及对光伏电池的适应性都有很高的要求。 因此,超白玻璃需要在材料设计、工艺系统设计、炉池结构、操作系统、控制等方面进行周密考虑。 对系统和产品质量标准的要求远高于普通玻璃。 这拉大了普通玻璃制造企业与超白玻璃制造企业的技术差距,对普通玻璃制造企业进入光伏玻璃行业形成了技术壁垒。
太阳能背板是传统光伏组件的重要组成部分,约占成本的3%。
常规太阳能组件一般从上到下为“玻璃+EVA膜+电池片+EVA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。 它可以保护电池模块免受外部环境的侵蚀,并起到耐候绝缘的作用。 因此,它必须具有优良的耐高低温、耐紫外线、耐环境老化、水蒸气阻隔和电绝缘等性能。 根据材料特性,光伏背板分为含氟背板和非含氟背板。 目前该行业以含氟背板为主。 根据生产工艺,光伏背板可分为复合型、涂层型和共挤型。
传统光伏组件背面采用传统背板,不透光; 双面组件具有双面透光的特点。 正面发电的同时,背面也可以通过吸收地面等周围环境的反射光和散射光来发电。 。
与单面组件相比,双面组件可带来5%-30%的发电增益,降本增效效果更加显着。 光伏组件龙头晶科、晶澳等多家组件厂商已相继规划双面组件产能。 2019年双面组件占比14%,较2017年的2%提升12个百分点,市场份额快速提升。 预计2023年双面组件市场份额有望达到50%,成为行业重要的产品类型。
双玻是目前双面组件的主流方案。 但由于玻璃本身的性能优势,双玻组件在耐磨、绝缘、防水等性能方面均优于单面组件。 无铝边框的双玻组件也能有效降低PID衰减的概率。 但同时,双玻组件也面临着玻璃重量大,运输困难,容易发黄、爆裂,无铝框设计,组件容易变形等问题。
透明背板的出现有效解决了双玻组件的痛点。
目前,市场上透明背板的可见光透过率大于90%,高透过率满足双面组件的需求。 与双面双玻组件相比,透明背板具有成本低、发电量高的优势。 双玻组件、KPC透明背板组件、CPC透明背板组件的单瓦成本分别为0.61元、0.61元、0.59元。 未来,透明背板将有更大的成本降低空间,且其重量轻将降低运输成本。 透明背板将使主板具有成本竞争力。
同时南方电网实证证明,透明背板组件日均发电小时数比双玻组件高0.02小时,发电增益0.33%。 透明背板还可以有效解决双玻组件易受盐碱腐蚀、紫外线褪色等痛点,拥有自己独立的市场。
光伏赛道的逻辑是替代火电。 目前火电占80%。 到2030年,光伏将占30%,风电将占24%,水电将占15%,核电将占8%。