大尺寸、半片、多主栅等技术发展迅速,哪些设备发展势头更好
发布时间:2024-05-20 11:20:32 浏览量:0

  在降本提效的背景下,光伏组件环节出现多重变化。光伏降本提效,以推动光伏发电度电成本的降低,进而拓展光伏发电的应用场景,整体装机规模扩张,促使光伏组件产能扩张,利好光伏组件设备需求的放量。光伏平价渐行渐近,组件行业降本提效动力十足,其主要路径为:1)提高生产效率,降低单瓦成本,以大尺寸组件为代表;2)减少封装损失率,对电池片进行多切,目前以半片为主流;3)提高光电转换效率,包含多主栅和无主栅等技术;4)提高电池互联密度,采用叠瓦和拼片技术。

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  激光划片机、多主栅串焊机、叠瓦焊接设备或将深度受益。组件尺寸大型化和技术迭代, 必然带来组件设备的更新换代。在与各工艺环节相对应的组件设备中,受益于上述变化的主要有串焊机、激光划片机和叠瓦焊接设备等设备,其中,从受益路径的条数上看,受益最充分的为串焊设备。具体而言,激光划片机或将受益于电池片多切、拼片、叠瓦的技术趋势,串焊机有望受益于大尺寸、电池片多切、多主栅、无主栅、拼片组件的发展,叠瓦焊接设备将受益于叠瓦组件渗透率的提升。

  BC串焊机CTM-60BC

  新型组件技术互相叠加,有望推动不同种类的设备需求同时落地。新型组件技术之间可做多种组合,互相叠加。据分析,除了个别技术相互之间有所排斥,大部分技术,如大尺寸、半片、多主栅、叠瓦,拼片、双玻、双面等,基本上可实现互相兼容。考虑到不同的工艺技术将对设备提出不同的需求,新型组件技术的互相叠加,可推动不同种类的设备需求同时落地。

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  硅片尺寸不断增大,大尺寸组件可以显著降本。大尺寸组件包括“182 组件”和“210 组 件”,其中 182 和 210 指的是硅片尺寸。硅片尺寸增加,可降低组件成本,其降本机理为:

  

  1) 通量价值,硅片尺寸增加,现有设备产能增加,单瓦组件所摊销的人力、折旧等成本降低;

  

  2) 饺皮效应,利用材料的余量价值,如挖掘边框的强度余力、支架的强度余力等;

  

  3)块数相关成本,本质仍是利用材料的余量价值,这一成本仅与组件块数相关,而与组件面积无关,主要节约体现在接线盒、灌封胶、汇流箱、直流电缆等环节。以 M2 升级到 M6 尺寸为例,上述三种机理降本的幅度约为 2.9/5.58/2.18分/W,总成本节约超过0.1元/W。

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  大尺寸组件具有更强的产品竞争力。正如文中分析所示,随着硅片尺寸的扩大,新型组件可以通过增加少量的硅片成本,获得更高的组件端成本节约。更高的产品性价比,将大幅提升大尺寸组件的产品竞争力。

  

  大尺寸组件渗透率提升速度较快,利好串焊机发展。数据分析显示,2021年大尺寸组件的渗透率和传统 158/166 尺寸的组件平分秋色,2022 年,大尺寸组件的渗透率已一举提升至 90%,成为组件市场的绝对主流产品。硅片尺寸增加,电池片版型需做相应调整,常规串焊机不能兼容,需配备新型串焊机以制备大尺寸组件。因此大尺寸组件渗透率的提升,将利好串焊机发展。

  

  半片组件技术可减少封装功率损失,提升组件功率。半片组件技术运用激光切割法,沿垂直于电池片主栅线的方向,将标准规格的电池片切分为两片相同的电池片。根据测算, 半片组件与常规组件相比,功率可以提升 5-10W,主要原因在于:

  

  1)半片组件封装损失仅为 0.2%左右,而常规组件的封装损失一般大于 1%;

  

  2)半片组件采取并串结构,在相同遮挡的情况下,半片组件的阴影遮挡损失更小。同时,半片组件内部电流和内损耗减少,因此组件及接线盒的工作温度有所下降,热斑几率大幅降低,组件的安全性和可靠性大幅提升。

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  半片组件的应用将进一步打开激光划片机的成长空间,利好串焊设备发展。半片组件在常规组件的设备线中,需增加激光划片机对电池片进行划片,激光划片步骤可内嵌至串焊机中, 替换为划片串焊一体机。同时,因加工动作翻倍(一片划为两片或更多),导致单机产能下降, 同等装机规模下,适用于半片或更小片电池片的焊接设备需求量将会增加。因此,半片或更小片的电池片组件渗透率的提升将带动激光划片机、串焊设备(多主栅串焊机、叠瓦焊接设备等)的需求增长。

  

  多主栅技术具备光学和电学增益,同时可大幅降低银浆成本。多主栅即电池片具有7条以上的主栅线。提效方面,多主栅可以提高电池受光面积、降低电流热损耗以提高电池功率, 光学利用率可由 5%以下提升至 40%以上,最终组件功率可提升 10W 以上。降本方面,多主栅通过减少主栅宽度,增加主栅数量,可以减少银浆用量,常规主栅电池片正银耗量约为 110mg,多主栅电池(以 12 栅为例)正银耗量约为 70mg,银浆成本节约幅度可达 36%。

  BC串焊机CTM-60BC

  无主栅技术可提高组件效率,降低组件成本,同时增强组件的可靠性。无主栅技术以圆形镀层铜丝连接电池细栅,汇集电流,实现电池互联。提效方面,铜线的截面为圆形,因此在制成组件后,其遮光面积可减少30%,电阻损失降低,组件总功率可提高3%。降本方面,主栅材料采用铜线,可减少银材料用量约80%,大幅降低生产成本。可靠性方面,相比其他主栅组件,当无主栅电池遇到断栅或隐裂时,该情况对电池整体电流收集的影响程度明显降低,对组件最大输出功率的影响更小,因此其性能更加可靠。

  

  拼片在半片的基础上进行高密度封装,或可带来封装收益。拼片组件的特点为“高密度”封装和三角焊带。拼片组件在半片封装的基础上,片间距仅为半片组件的四分之一,同时将扁平焊带改为三角焊带,可有效利用之前扁平焊带所遮挡的光线,提升组件发电效率。

  

  多主栅组件、无主栅组件、拼片组件将厚增串焊设备技术壁垒,推动多主栅串焊机和高精度串焊机发展。相比常规组件,多主栅组件的主栅线数量增加,宽度变窄,焊带的形状由扁平状变为圆柱状,而无主栅组件去掉主栅线,代之以圆形镀层铜丝连接电池细栅,拼片组件则在电池互联环节,将片间距缩小四分之三,并将扁平焊带变为三角焊带。上述三种技术对于设备的焊接能力、精度、稳定程度的要求均有大幅提升,传统串焊机难以兼容新型技术,需更换高精度串焊机以完成焊接。

  

  叠瓦技术提升电池片封装密度,可带来多方收益。叠瓦技术取消焊带,以导电胶取代金属焊带,利用导电胶粘合激光切割后的电池小片。叠瓦组件的无焊联接并联发电,可带来低内阻、 高可靠性、低功率衰减、高电池密度、更多有效受光面积等优势。

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  叠瓦组件可打开多设备成长空间。叠瓦技术从本质改变了电池片互联的方式,是传统组件串焊连接的替代工艺,通过对叠瓦技术工艺的分析,对比传统组件,叠瓦组件需要在三个工艺环节处增加相应设备:

  

  1)焊接前,需将电池片划片分为 5 片或 6 片,因此需新增激光划片机;

  

  2)区别于汇流条焊接,叠瓦采用导电胶进行连接,因此需新增丝网印刷机;

  

  3)电池片互联环节,通过使导电胶高温固化,进行叠片,因此需增加叠片焊接设备。

  

  龙头厂商密集发布大功率新型组件。在新技术变革的推动下,随着供应链和工艺技术的成熟度不断提高,新型组件产品密集发布,各大光伏龙头企业纷纷推出大尺寸、三分片和多主栅、拼片等新技术的大尺寸组件的放量或超预期,点燃对激光划片机、多主栅串焊机等设备的增量需求。

  

  新型组件推动设备放量,现将组件设备细分为激光划片机、串焊机、层压机、流水线体、端焊机、功率测试仪,兼顾设备存量替换和增量更新的产能需求,以测算相应的市场规模。其中,流水线体主要包括:自动上玻璃机、EVA 铺设机、排版机、横向和纵向输送机、EL 测试仪、打胶装框一体机、生产总线控制系统等。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%。

  

  虽然不同技术利好的设备不同,但是大尺寸硅片、半片技术和多主栅技术往往相互叠加,所以各设备在2021至2023年的设备产能需求中的渗透率均为100%。

  

  未来几年,受益于较高的单GW价值量和迅速提升的渗透率,串焊机市场在单一设备的细分市场中的规模最大,或为此轮技术迭代周期中最大赢家。

  

  在此技术发展浪潮下,中步擎天新能源紧跟技术进步趋势,始终保持对新技术的研发储备与产业化进度跟踪,潜心研发生产出元武系列BC串焊机,设备专为BC电池片串焊定制,兼容166 ~210mm尺寸,5~20BB电池片,产能可达6000片每小时,1台即可满足150MW产线的生产需要。未来几年,在光伏行业不断突破扩容的重要驱动因素下,相信中步擎天元武系列BC串焊机在提升产线自动化智能化水平、改进工艺、有效降低人工及制造费用等方面将发挥更大的作用。



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中步擎天新能源(湖北)有限公司

光伏组件生产设备知识

大尺寸、半片、多主栅等技术发展迅速,哪些设备发展势头更好

发布时间:2024-05-20 11:20:32 浏览次数:0

  在降本提效的背景下,光伏组件环节出现多重变化。光伏降本提效,以推动光伏发电度电成本的降低,进而拓展光伏发电的应用场景,整体装机规模扩张,促使光伏组件产能扩张,利好光伏组件设备需求的放量。光伏平价渐行渐近,组件行业降本提效动力十足,其主要路径为:1)提高生产效率,降低单瓦成本,以大尺寸组件为代表;2)减少封装损失率,对电池片进行多切,目前以半片为主流;3)提高光电转换效率,包含多主栅和无主栅等技术;4)提高电池互联密度,采用叠瓦和拼片技术。

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  激光划片机、多主栅串焊机、叠瓦焊接设备或将深度受益。组件尺寸大型化和技术迭代, 必然带来组件设备的更新换代。在与各工艺环节相对应的组件设备中,受益于上述变化的主要有串焊机、激光划片机和叠瓦焊接设备等设备,其中,从受益路径的条数上看,受益最充分的为串焊设备。具体而言,激光划片机或将受益于电池片多切、拼片、叠瓦的技术趋势,串焊机有望受益于大尺寸、电池片多切、多主栅、无主栅、拼片组件的发展,叠瓦焊接设备将受益于叠瓦组件渗透率的提升。

  BC串焊机CTM-60BC

  新型组件技术互相叠加,有望推动不同种类的设备需求同时落地。新型组件技术之间可做多种组合,互相叠加。据分析,除了个别技术相互之间有所排斥,大部分技术,如大尺寸、半片、多主栅、叠瓦,拼片、双玻、双面等,基本上可实现互相兼容。考虑到不同的工艺技术将对设备提出不同的需求,新型组件技术的互相叠加,可推动不同种类的设备需求同时落地。

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  硅片尺寸不断增大,大尺寸组件可以显著降本。大尺寸组件包括“182 组件”和“210 组 件”,其中 182 和 210 指的是硅片尺寸。硅片尺寸增加,可降低组件成本,其降本机理为:

  

  1) 通量价值,硅片尺寸增加,现有设备产能增加,单瓦组件所摊销的人力、折旧等成本降低;

  

  2) 饺皮效应,利用材料的余量价值,如挖掘边框的强度余力、支架的强度余力等;

  

  3)块数相关成本,本质仍是利用材料的余量价值,这一成本仅与组件块数相关,而与组件面积无关,主要节约体现在接线盒、灌封胶、汇流箱、直流电缆等环节。以 M2 升级到 M6 尺寸为例,上述三种机理降本的幅度约为 2.9/5.58/2.18分/W,总成本节约超过0.1元/W。

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  大尺寸组件具有更强的产品竞争力。正如文中分析所示,随着硅片尺寸的扩大,新型组件可以通过增加少量的硅片成本,获得更高的组件端成本节约。更高的产品性价比,将大幅提升大尺寸组件的产品竞争力。

  

  大尺寸组件渗透率提升速度较快,利好串焊机发展。数据分析显示,2021年大尺寸组件的渗透率和传统 158/166 尺寸的组件平分秋色,2022 年,大尺寸组件的渗透率已一举提升至 90%,成为组件市场的绝对主流产品。硅片尺寸增加,电池片版型需做相应调整,常规串焊机不能兼容,需配备新型串焊机以制备大尺寸组件。因此大尺寸组件渗透率的提升,将利好串焊机发展。

  

  半片组件技术可减少封装功率损失,提升组件功率。半片组件技术运用激光切割法,沿垂直于电池片主栅线的方向,将标准规格的电池片切分为两片相同的电池片。根据测算, 半片组件与常规组件相比,功率可以提升 5-10W,主要原因在于:

  

  1)半片组件封装损失仅为 0.2%左右,而常规组件的封装损失一般大于 1%;

  

  2)半片组件采取并串结构,在相同遮挡的情况下,半片组件的阴影遮挡损失更小。同时,半片组件内部电流和内损耗减少,因此组件及接线盒的工作温度有所下降,热斑几率大幅降低,组件的安全性和可靠性大幅提升。

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  半片组件的应用将进一步打开激光划片机的成长空间,利好串焊设备发展。半片组件在常规组件的设备线中,需增加激光划片机对电池片进行划片,激光划片步骤可内嵌至串焊机中, 替换为划片串焊一体机。同时,因加工动作翻倍(一片划为两片或更多),导致单机产能下降, 同等装机规模下,适用于半片或更小片电池片的焊接设备需求量将会增加。因此,半片或更小片的电池片组件渗透率的提升将带动激光划片机、串焊设备(多主栅串焊机、叠瓦焊接设备等)的需求增长。

  

  多主栅技术具备光学和电学增益,同时可大幅降低银浆成本。多主栅即电池片具有7条以上的主栅线。提效方面,多主栅可以提高电池受光面积、降低电流热损耗以提高电池功率, 光学利用率可由 5%以下提升至 40%以上,最终组件功率可提升 10W 以上。降本方面,多主栅通过减少主栅宽度,增加主栅数量,可以减少银浆用量,常规主栅电池片正银耗量约为 110mg,多主栅电池(以 12 栅为例)正银耗量约为 70mg,银浆成本节约幅度可达 36%。

  BC串焊机CTM-60BC

  无主栅技术可提高组件效率,降低组件成本,同时增强组件的可靠性。无主栅技术以圆形镀层铜丝连接电池细栅,汇集电流,实现电池互联。提效方面,铜线的截面为圆形,因此在制成组件后,其遮光面积可减少30%,电阻损失降低,组件总功率可提高3%。降本方面,主栅材料采用铜线,可减少银材料用量约80%,大幅降低生产成本。可靠性方面,相比其他主栅组件,当无主栅电池遇到断栅或隐裂时,该情况对电池整体电流收集的影响程度明显降低,对组件最大输出功率的影响更小,因此其性能更加可靠。

  

  拼片在半片的基础上进行高密度封装,或可带来封装收益。拼片组件的特点为“高密度”封装和三角焊带。拼片组件在半片封装的基础上,片间距仅为半片组件的四分之一,同时将扁平焊带改为三角焊带,可有效利用之前扁平焊带所遮挡的光线,提升组件发电效率。

  

  多主栅组件、无主栅组件、拼片组件将厚增串焊设备技术壁垒,推动多主栅串焊机和高精度串焊机发展。相比常规组件,多主栅组件的主栅线数量增加,宽度变窄,焊带的形状由扁平状变为圆柱状,而无主栅组件去掉主栅线,代之以圆形镀层铜丝连接电池细栅,拼片组件则在电池互联环节,将片间距缩小四分之三,并将扁平焊带变为三角焊带。上述三种技术对于设备的焊接能力、精度、稳定程度的要求均有大幅提升,传统串焊机难以兼容新型技术,需更换高精度串焊机以完成焊接。

  

  叠瓦技术提升电池片封装密度,可带来多方收益。叠瓦技术取消焊带,以导电胶取代金属焊带,利用导电胶粘合激光切割后的电池小片。叠瓦组件的无焊联接并联发电,可带来低内阻、 高可靠性、低功率衰减、高电池密度、更多有效受光面积等优势。

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  叠瓦组件可打开多设备成长空间。叠瓦技术从本质改变了电池片互联的方式,是传统组件串焊连接的替代工艺,通过对叠瓦技术工艺的分析,对比传统组件,叠瓦组件需要在三个工艺环节处增加相应设备:

  

  1)焊接前,需将电池片划片分为 5 片或 6 片,因此需新增激光划片机;

  

  2)区别于汇流条焊接,叠瓦采用导电胶进行连接,因此需新增丝网印刷机;

  

  3)电池片互联环节,通过使导电胶高温固化,进行叠片,因此需增加叠片焊接设备。

  

  龙头厂商密集发布大功率新型组件。在新技术变革的推动下,随着供应链和工艺技术的成熟度不断提高,新型组件产品密集发布,各大光伏龙头企业纷纷推出大尺寸、三分片和多主栅、拼片等新技术的大尺寸组件的放量或超预期,点燃对激光划片机、多主栅串焊机等设备的增量需求。

  

  新型组件推动设备放量,现将组件设备细分为激光划片机、串焊机、层压机、流水线体、端焊机、功率测试仪,兼顾设备存量替换和增量更新的产能需求,以测算相应的市场规模。其中,流水线体主要包括:自动上玻璃机、EVA 铺设机、排版机、横向和纵向输送机、EL 测试仪、打胶装框一体机、生产总线控制系统等。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%。

  

  虽然不同技术利好的设备不同,但是大尺寸硅片、半片技术和多主栅技术往往相互叠加,所以各设备在2021至2023年的设备产能需求中的渗透率均为100%。

  

  未来几年,受益于较高的单GW价值量和迅速提升的渗透率,串焊机市场在单一设备的细分市场中的规模最大,或为此轮技术迭代周期中最大赢家。

  

  在此技术发展浪潮下,中步擎天新能源紧跟技术进步趋势,始终保持对新技术的研发储备与产业化进度跟踪,潜心研发生产出元武系列BC串焊机,设备专为BC电池片串焊定制,兼容166 ~210mm尺寸,5~20BB电池片,产能可达6000片每小时,1台即可满足150MW产线的生产需要。未来几年,在光伏行业不断突破扩容的重要驱动因素下,相信中步擎天元武系列BC串焊机在提升产线自动化智能化水平、改进工艺、有效降低人工及制造费用等方面将发挥更大的作用。

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