双面,成长的烦恼

来源:摩尔光伏 作者:斯摩尔福 发布时间:2019-05-28 14:07 阅读数:1592

背面玻璃爆裂,双面双玻风头过后,留下了不小的隐忧。据了解,无边框的双玻组件在户外,很容易产生爆裂。西部某双面双玻电站,仅仅一年时间,已经有20%的组件爆裂,发电量衰减、组件失效,问题接踵而至。有人认为无边框双玻组件需要加装边框。“另外,双玻太重了,不利于搬运,运输成本也高。”有人也这样抱怨。同时,研究人员也发现了双面双玻存在PID新风险,这令业内人士对于组件的双玻结构在心里上有了疙瘩,怎么解开?

光伏行业如火如荼,组件迈向高效化,面临不少的选择。多主栅更可靠还是5主栅更可靠?半片与拼片哪个更受市场青睐?叠瓦封装能否扛起未来的大旗?还会有其他的封装方式来进行组件的超高功率的革命?不少人因此而踟蹰。

提起双面组件,很多人想当然认为就是双面双玻,背面为玻璃背板。其实不然,背面采用透明背板的企业也不在少数。业内普遍预测下半年组件需求强劲,这也带动产业链中玻璃的需求大为增加,玻璃价格表现坚挺。也有人疑虑,双面组件需求畅旺,让玻璃产能可能不能满足需求。有人认为,透明背板则是更好选项。究竟是透明背板更胜一筹还是加装边框的玻璃背板更具优势?一切很难盖棺定论,很难简单的用一个“好”或“坏”字来界定双面背面的这两种技术路线。

双面技术成长的路上遇到争议,尚属正常。在争议与讨论中,双面技术才会不断完善、走向成熟。

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双面的小确幸

双面技术很友好,他可以兼容当前市场上的主流高效技术,从P型PERC到N型PERT、TOPCon、HJT等等,从单面到双面,工艺稍加改造,成本增加有限。

N型单晶双面电池主要增加了双面浆料印刷和硼元素掺杂(如旋涂、印刷高温推进和固态源扩散等)等工艺,整个电池制作工艺不对硅片造成额外损伤,组件可在各种使用条件下保持稳定性。可以说,N型电池非常适合双面电池设计,且双面率(指电池背面效率与正面效率之比)可达到90%以上,高于P型PERC电池。

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nPERT结构

双面TOPCon电池背面采用多晶硅隧穿电极接触结构,正反两面均由覆盖SiNx减反膜,金属化由丝网印刷完成,由于两面栅线结构都是常规的H型,因此TOPCon电池不仅正面可以吸收光,其背表面也能从吸收散射光,从而形成双面发电。

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P型PERC双面组件和N型双面组件基于不同的技术路线和制造工艺,各有优势。当然,投资PERC的企业认为,PERC技术更是天然适合双面发电。

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P型PERC双面组件只需基于现有产线,增加沉积背面钝化层和背面激光开槽两道工序,基本不增加额外成本,性价比较高。PERC单晶双面电池背面由全Al层改为局部Al层,因此背面的入射光可由未被Al层遮挡的区域进入电池,实现双面光电转换功能。由于激光开孔点仍然需要Al浆来疏导光生电流,因此背面的大部分区域任然覆盖了Al浆,因此和电池正面超过20%的光电转换效率相比,PERC单晶双面电池背面可吸收光线的区域有限,背面的光电转换效率预计在10-15%。

相比PERC,HJT、N-PERT双面率可高于90%,IBC的双面率约为80%,而PERC的双面率最低,约为70%。据报道,PERC双面骨干企业已经把双面率提升至80%以上。

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透明背板的逆袭

忘记了是2016还是2017年,光伏行业开始刮起双玻风。他们认为双玻优势较之普通组件太明显。双玻组件不需要铝框,他们认为即使在玻璃表面有大量露珠的情况下,没有铝框使导致PID发生的电场无法建立,其大大降低了发生PID衰减的风险。所以,大部分企业采用无边框的双玻组件,有少量头部企业仍坚持双面双玻加装边框。

没有边框,双面双玻重量太重,安装困难,特别是大版型组件,而经过这几年的检验,有部分电站背面玻璃爆裂等等都显现出来。在某些企业还在为自己推动与推广双玻洋洋得意,自诩为“双玻先行者”时,有很多企业开始尝试使用透明背板,他们认为透明背板更轻、更易安装。

据了解,透明背板要比常规双面双玻组件轻30%,看似不起眼的小优势,但实际安装和运维过程中很重要。轻质对于施工者更是重要,尤其对于屋顶项目,以及越来越多的漂浮等安装和吊装组件难度大、人工成本较高的项目。另外,透明背板一般有边框兼容目前的安装方式。透明背板相较于常规玻璃组件的夹具安装,打孔安装是最成熟和便捷且牢固的,而且支架结构不需要变更。可以说,透明背板降低了组件的运输、安装成本,提升了组件的安装效率,透明背板经济性更强。而且,透明背板也不容易发生爆裂现象,毕竟背板已经经历了30年的考验。

有人对于透明背板的透光率存在疑虑,但是据中来介绍,压花玻璃是90-92%的透光率,压花镀膜玻璃的透光率超过93%,而透明背板在短波280-380nm波段范围内(一般厂家都会在背板中使用对紫外光具有隔绝功能的材料,为PET提供保护,提高耐紫外性)是没有光透过,但是在可见光以及近红外光谱范围内都具有非常高的通过率。短波区域透明背板透光率非常低,比玻璃要差,而在实际组件的使用过程中,对于短波的响应非常小。中来认为,这对于发电量的影响较小。推出透明含氟背板的乐凯胶片也持有类似的观点。

对于透明背板的其他性能,各家厂商也经过大量的实验验证。透明背板是否如厂商嘴里口那般精彩与优秀,静待时间与历史的考验。

玻璃背板的自省

就在透明背板找出玻璃背板的种种不足种种不足的同时,玻璃企业与双玻组件企业也在不断的自我反省与进步。

亚玛顿推出“1.6mm玻璃+1.6mm玻璃+边框”的轻质双玻组件,重量比常规组件轻1kg。这解决了备受诟病的双玻组件安装困难问题。这款双玻组件,边角有保护,不必担心组件在运输、搬运、安装过程中磕碰受损,减少破损率。组件重量下降,在安装过程中更加省时省力,提高安装效率。安装孔或压块安装,是成熟的安装方式,保障了组件安装的长期可靠性。

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多家光伏企业推出带边框的超薄背板双面双玻组件,解决了传统双玻双玻组件的痛点。“不要再拿,笨重,不宜安装来形容双面双玻组件了,那都是老观念,”专注于生产轻量化的双面双玻组件企业这样呼吁。在他看来,双面双玻与双面透明背板只是企业的技术路线选择不同,这两种技术各有优劣,各方企业也正针对各自出现的问题寻求最优的解决方案。

遭遇PID风险

曾经引以为傲的抗PID,双面最近却查出背面新衰减的风险。

最近,国内与国外研究机构都发现N型PERT与P型PERC双面组件都存在PID现象。国家电投集团西安太阳能电力有限公司姜倩在其《双面电池组件PID失效问题分析》报告中指出,N型与P型双面组件PID有差异,N型正面衰减大于背面,P型背面衰减大于正面。PID的失效主要发生在负偏压的情况下,与电池片的类型无关,衰减程度与电池P型和N型正电极面有关,且从实测数据可以证实电荷聚集破坏主要是在正极面,也就是N型的正面或P型的背面。破坏途径是漏电阳极离子流入电池片内部作为杂质形成电池内部的漏电通道,封装材料间存在漏电流,大量正电荷聚集在N型电池片正面P型的背面,使得电池片正面的钝化效果恶化,导致组件性能衰减。

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来源:国家电投集团西安太阳能电力有限公司

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图片来源:福斯特

有分析指出,P型PERC双面双玻出现衰减,是因为背面玻璃析出的Na+进攻电池片的AlOx层。

姜倩认为,除了优化电池的钝化层之外,为防止PID发生,可选用含钠离子少的玻璃,也可以选择透明背板,阻隔性高的POE,密封性优的胶等都是解决的途径。她认为,透明背板主要是对P-PERC组件PID问题解决。透明背板虽可以作为解决P-PERC双玻PID的方法,但透明背板封装在湿热条件下抗衰减能力比玻璃封装弱,所以她建议透明背板组件安装在湿热环境下时应加湿的可靠性考量。

由于N型主要风险在正面,采用透明背板并不能解决PID问题,反而透明背板水透高,漏电阳离子进入深度会更深,表面复合会增多。N型的解决主要依靠于封装材料的保护,高阻隔能力的POE是有效解决方法之一。

网格!网格!WINNER!

为优化间隙光的再次利用,透明背板与玻璃企业不约而同的做了同一件事,那就是研发生产网格背板或者网格背玻。据中来介绍,中来的透明网格背板可以提升60版型组件功率5W以上,同时还可以阻隔紫外线,提升组件的耐老化性能。下图为亚玛顿抗PID白色陶瓷镀膜背玻。

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来源:中来股份

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来源:亚玛顿

而据亚玛顿提供的资料显示,亚玛顿网格背玻可以使单晶60双面电池组件功率提升6W左右。但是,他们在PID实验后发现存在发黑现象,并进行了相关的改善。分析过程如下。

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来源:亚玛顿

双面双玻曾经是行业的“新宠”,如今出现了问题,被推上了风口浪尖。

成长总是伴随着撕裂与痛苦。

作为新生事物,双面技术路线有分歧,尚属自然。如何在争议与分歧中,实现突破与发展,对于双面技术乃至整个光伏行业来说至关重要。埋下头,把技术做好,剩余交给市场。行业最不缺的就是,口水战。

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