编者按:半片组件目前是组件企较为热衷的组件形式,已成为标配组件,半片组件分为多主栅和5主栅两个阵营,他们各持一此,双方争议颇大。
硅贵的“拥硅为王”时代,怀着把碎片充分利用的心态,完成一个半片组件之后,组件制造者最大的满足是减少了损失,挽救了破碎的硅片,早期的半片实践者可能万万想不到如今很多组件企业已经把半片组件作为常规/标准产品对外销售,头部企业有的甚至已经淘汰全片组件,不再生产。
半片组件的优势,无人不晓。所谓半片技术,就是使用激光切割法沿着垂直于电池主栅线的方向将标准规格的电池片切成尺寸相同的两个半片电池片,由于电池片的电流和电池片面积有关,如此就可把通过主栅线的电流降低到整片的1/2,当半片电池串联以后,正负回路上电阻不变,这样功率损耗就降低为原来的1/4(Ploss=1/4*I2R),从而最终降低了组件的功率损失,提高了封装效率和填充因子。一般的,半片电池组件比同版型的组件能提升5-10W(2%-4%)甚至更高。半片等高密度组件是近段时间的趋势,这一点无容置疑。
半片,成为标配的潮流下,半片面临着两条路,向左,多主栅(12BB/9BB);向右,5主栅;不同阵营,他们各执一词。用自己的数据讲故事,他们深谙其道。
半片叠加MBB,进阶再进阶
不可讳言的是,在多主栅大规模发展之前,半片是当之无愧的高密度功率组件之王。2018年之前,半片+5BB,曾是绝对主流。但是2018年底以来,情况似乎有变,多主栅技术的成熟,串焊难题渐解。半片+9BB,渐成趋势,阵营在扩大。具有低热斑风险的半片结合低裂片影响的MBB,可以有效降低组件失效风险(见上图美国NREL的研究),逐渐成为高密度、高功率组件的主流趋势。
研究显示,多晶MBB或半片在业内平均水平可提高1个档位,而MBB叠加半片可提高3个档位,出现“1+1=3”效果。单晶MBB或半片在业内平均水平可提高1~2个档位,而MBB叠加半片可提高4个档位,出现“1+1=4”效果。
多主栅组件除了高功率之外,还有着很多5BB不具备的优势。天合研究显示,由于栅线分布更密,多主栅组件的抗隐裂能力也更强。通过标准5400Pa的机械载荷测试,隐裂造成常规5BB组件功率约0.5%的衰减,而多主栅只有0.1%的衰减。
多主栅与半片连接,隐裂被限制在更小的区域,风险面积比整片可降低50%。
在模拟条件为,1000W/m2辐照,环境温度:25℃,组件正面和背面的对流换热系数为10W/m2·℃(通风良好)情况下,MBB半片相对常规组件散热效果更好(有效热量密度低),较常规组件热斑温度降低27℃。
实验证实,在经过荷载、TC600、动载+TC50+HF10后,EL无明显异常。
MBB还是5BB,引发了一场争议
近日,关于半片路线,出现了争议。半片叠加5BB还是12/9BB?争议的焦点在于单瓦发电能力。
近日,有研究文章认为,多主栅的发电能力不如5BB。他们的研究表明,使用同一企业相同结构电池的组件,在2018年2月~2019年2月共13个月的实证对比中,12栅全片组件相比5栅全片组件单瓦平均发电量低了2.43%,另外,在2019年2月26~3月7日共10天的实证对比中,9栅半片组件比5栅半片组件单瓦平均发电量低0.91%。他们得出的实验结果认为:多主栅组件的发电性能比5主栅组件略低。有人认为,在实证条件下,MBB组件相比5主栅组件单瓦平均发电量低并不奇怪。
他们认为,多主栅用的是圆形互连条,直径比5主栅扁平互连条的厚度高。一天之中,阳光垂直照射组件时间有限,大部分时间是斜射(除全跟踪),直径大的多主栅在阳光斜射的时候,阴影也大,主栅越多则阴影越多,尤其是早晚时分,圆形互连条有阳光照射一面能发挥作用的反光效果有限。而扁平互连条不仅遮光小,还可制成反光互连条或贴反光膜,阳光直射和斜射均有反光效果。所以他认为,5BB比12/9BB单瓦发电量高就不足为怪了。
更青睐多主栅的企业则认为,圆形焊带也有不可不提的优势。利用圆形焊带的二次光反射效应,增加电池光的吸收利用率,也有数据显示,圆形焊带70%的光线会被再次利用。研究人员对于圆形焊带多了更详细的研究。
究竟是扁形焊带还是圆形?也跟安装方式有关。英利曾做了相关的模拟实验。在组件纵向安装时,12BB组件的光生电流在较大角度范围内均高于常规5BB组件,两者的IAM值曲线相近。
在横向安装时,12BB和7BB三角组件光生电流在较大角度范围内均高于常规5BB组件,三者的IAM值曲线相近。
英利的实验结论认为,模拟圆形焊带多主栅组件与常规组件无论是横向还是竖向安装IAM表现相当,整体模拟发电量结果差异很小。
更有研究表明,由阴影或入射角导致的光学损失5BB或12BB差异不大。12BB带来的发电量增益主要源于良好的温度系数。
质疑多主栅发电能力的一方则认为,多主栅技术降低了光伏组件的串联电阻从而导致弱光性能低于常规组件,由于在组件发电能力上没有其他方面的明显改善,其发电量有一定程度下降。
对于多主栅持积极态度的一方则认为,MBB的优势太明显了。多主栅对电池片隐裂、断栅、破裂等容忍度更高,在组件的持续工作当中造成的损失更小。主栅数越多,电阻值分布越低且越均匀,在每个主栅和焊带上流过的电流也会相应越低,从而降低焊带上的阻抗损失。多主栅设计,主栅线数增多,明显减少光生电流传输至主栅线的路径,一般规格为156*156mm的5BB电池片电流的最大有效传输路径长度约15.6mm,相应12BB电池片的最大有效传输路径约3.5mm,下降75%以上。电流在细栅上的路径越短,消耗的功率就越小,相应组件整体功率输出就越高,同时可有效降低组件工作温度,提升光伏组件NOCT表现,组件长期发电性能好。反方的实验数据则表明,在户外发电量表现中,MBB组件比常规组件提高了1%左右的发电能力。
中利腾辉在常熟研发基地的实验中表明,MBB组件比5BB组件相对发电量高2.1%左右。
据腾辉在山西大同23MW扶贫项目的发电量实证数据显示,MBBPR均在87%以上,而同期5BB的PR在85%左右,他们认为,MBB有明显的发电量优势。
英利在保定的户外发电实证对比数据显示,多主栅与常规5BB相比,发电量增益1%左右,英利则认为,多主栅多发电是因为其拥有更好的温度系统与更优的弱光性能。
在对比5BB半片与9BB半片发电量对比方面,阿特斯也有相关实证。他们认为半片MBB具有更低的工作温度和更好的温度系数、IAM等,经过一个月的运行,数据显示,MBB半片提高发电量约1%。
半片组件,焕发出前所未有的韧性。
5BB还是MBB?争议还在继续。孰优孰劣,还需要进一步去验证。行业还需要更严谨的态度、更详实的数据,来支撑这场论战。而不仅仅是为自己的特定产品,摇旗呐喊。
原标题:成为标配后,半片组件面临的两条路