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现阶段 我为什么站队166mm?

北极星光伏会展网 来源:摩尔光伏 2020-03-30 11:05:48

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  • 云南快乐十分北极星太阳能光伏网讯:日前,中节能太阳能科技(镇江)有限公司发布文章称,中节能镇江现阶段战队166mm,并详解理由。

    近两年光伏最热门话题之一当属硅片尺寸之争,毋庸置疑的是,大尺寸硅片成为行业发展趋势。今日我们将结合硅片尺寸发展历程、当下各硅片尺寸对比等,与各位同仁分享中节能太阳能科技(镇江)有限公司(以下简称中节能太阳能镇江)在大硅片尺寸组件上的探索。

    云南快乐十分中节能(镇江)从半导体、收益对比、供应链、量产、可靠性、系统端等角度进行全面的分析。

    众所周知,光伏硅片与半导体硅片技术极为相似,早期光伏硅片尺寸标准主要源自半导体硅片行业。在摩尔定律的驱动下,半导体行业硅片尺寸从初始的4英寸发展到主流的12英寸。1980年代4英寸占主流,1990年代是6英寸占主流,2000年代8英寸占主流,目前主流的12英寸硅片预计在2022年达到市场份额的峰值,后续将朝着18英寸过渡。

    但是半导体硅片技术与光伏硅片技术仍存在一定差异性。一方面,半导体硅片在摩尔定律驱动下每18个月芯片数量增加一倍,制造成本越来越高,因而硅片尺寸扩大、单片芯片数量增加是降低成本的必由之路。而光伏硅片尺寸增大是由于硅片价格的大幅下跌、平价上网压力、其它降本技术乏力所共同推动的。另一方面,半导体硅片需切割成n个芯片、单独封装使用,而光伏领域则是将n个硅片串联后封装使用。

    模仿借鉴是实现创新的前提准备、量变的积累和质变的必然。早期光伏处于起步阶段,需参考借鉴半导体行业经验,但随着光伏领域多年高速成长、经验积累、科技创新,光伏硅片尺寸的发展方向必然会走出适合自身的发展道路。

    G12大硅片降本最多、G1硅片最低

    针对三种尺寸硅片进行不同维度对比详见表2。1:硅片面积G12、M6较G1分别高75%、8。8%,组件功率则分别提升21。5%、8。8%(G12组件为50版型);G12、M6组件较G1组件可实现降本9。4%、2。9%;系统端BOS投入则实现3。4%、1。9%的成本节约,并助力LCOE分别降低6。5%、1。9%。

    因而从收益角度G12硅片最具优势、M6其次。

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    表2。1三种大尺寸硅片对比

    G12组件设计受限,可靠性风险增加

    目前基于G1、M6硅片的组件主流采用60或72片、6串串并联设计,而基于G12硅片的组件仅能采用50片、5串串并联设计,这是由于窑炉出料口及钢化炉尺寸限制、仅能满足长2.2m、宽1.1m的玻璃量产。同时为保持外观的相对一致性,G12组件设计需加接跳线(图2.1)。

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    图2.1 电路设计(左:M6组件,右:G12组件)

    组件短路电流取决于电池受光面积、电路设计。G12硅片较M2硅片面积增加80.5%,单片电流即增加80.5%,若基于主流的切半设计、组件短路电流高达18.1A,已经临界接线盒承受极限,同时也超出逆变器的可接受范围;即使采用三分片设计,组件短路电池降至12.3A,与G1、M6组件相比,接线盒结温及反向热击穿风险已显著提升,同时三分切对应单串电池数量增加,这增加了热斑风险及电池反向击穿风险,根据我们的实测及模拟结果(表2.2):G1组件在结温、热斑温度最具优势;M6组件结温、热斑温度略有增加,但仍可控;G12组件则面临较大的风险。同时G12组件需对电池切割2次,增加制程碎片风险,而切边数量及组件尺寸增加也提升了抗载荷风险。而中节能太阳能镇江量产的M6组件可通过3倍IEC老化测试、动载及静载加严测试(图2.2),并顺利通过TUV莱茵认证。

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    表2.2 不同尺寸硅片组件电性能对比

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    图2。2 中节能M6组件老化测试对比

    G12需新建线体,M6可升级改造

    本文主要从拉晶、切片、电池及组件环节进行阐述。

    拉晶环节,多数炉台改造后拉棒可兼容M6,但是实现G12硅片拉晶需购置新炉台。切片环节,绝大多数新上金刚线划片机可兼容M6,但是完成G12切片需购置新设备。电池生产环节,现有电池产线可通过改造兼容M6,改造费用较低,但是完成G12电池量产需新建线体,成本投入高。组件生产环节,流水线可通过改造兼容M6电池组件的量产,但是G12组件需新建线体。

    根据CPIA最新统计,截止2019年全国硅片、电池、组件产能分别为134.6GW、108.6GW、98.6GW,而其中有相当产能是近两年扩建的新产线,可完全满足M6硅片、电池、组件的量产,由于所有产能均不支持G12的量产,而新建线体耗资巨大,因而市场推动力不足。

    G12组件系统兼容性有待提升

    目前电站端均支持G1、M6硅片组件的规模化安装,对于G12硅片组件,组件版型、重量进一步增大(表2.3),对支架承重、现场安装均提出更高的挑战;同时组串逆变器对电流要求小于13A,而G12组件基于1/3切短路电流已经达到12.3A(表2.2),叠加双面电池技术后短路电池更高,逆变器风险进一步增大。

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    表2.3 不同尺寸硅片组件基本参数对比

    硅片薄化是未来趋势,M6更具优势

    目前主流硅片尺寸在180μm,而硅片薄片化对于组件价格有立竿见影的作用,硅片每减薄20μm价格下降约10%,组件价格可降低5-6分/W。根据CPIA统计,预计2025年硅片厚度可降至140-160μm(图2.3)。但厚度减薄的同时,更大尺寸将承担更高的风险,切片良率降低、厚度均匀性更难控、电池及组件制程裂片风险增加、组件抗应力及热冲击的风险增加。目前M6已实现硅片、电池、组件规模化量产,且良率、可靠性已经经过上下游共同验证,因而更具优势。

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    图2.3 2019-2025 年硅片厚度变化趋势(来源CPIA)

    M6尺寸为当下最优选择

    大尺寸硅片的发展已成行业共识,关于尺寸规格的选择百家争鸣。由于G1对降低度电成本无显著作用,未来将作为过渡产品。G12硅片的降本优势毋庸置疑,但当下更应解决的是供应、良率、可靠性及系统应用,并最终转化为终端LCOE的降低,若只是“止于理论、脱于实际”,则很快淹没于滚滚历史中。M6尺寸更适配当下,已建产能巨大、上下游良率及可靠性验证、终端LCOE有效降低,预计将快速上升并在未来五年内占据市场主流。但同时我们更要思考,光伏硅片大尺寸未来如何开辟出适合全产业链发展的创新之路、降本之路。

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