光伏组件也叫太阳能电池板或光伏电池板,是光伏发电系统中实现光电转换的核心部件。


其作用是将太阳光的辐射能量转换为直流电能,送往蓄电池中存储起来,也可以直接用于推动直流负载工作,或通过光伏逆变器转换为交流电为用户供电或并网发电。

 

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光伏发电流程示意图

光伏产业主要包括光伏组件的制造、安装、调试、运营,以及并网发电等过程,这其中包括单晶硅、多晶硅、硅片、银浆、钢化玻璃、EVA、POE、密封胶、胶黏剂、PET膜、PVDF膜/涂层、PA、PPO、PC塑料、铝合金、不锈钢等各种原材料生产加工,以及各零部件技术标准、生产制造、加工检测等各种工艺和要求,包括光伏组件、电池片、光伏玻璃、胶膜、背板、接线盒、逆变器、支架、线缆、储能蓄电池等,形成了一个庞大的产业链。

 

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光伏工程系统-天合光能

太阳电池组件要保证长达25年的使用寿命,一般是要在高温、高湿、或者高寒、高紫外等地区使用,并且涉及电力输送,这就对各种零部件和材料提出了较为严格、特殊的要求。

为了促进行业上下游交流,艾邦特建立了光伏产业交流群”。已有光伏相关电站、组件、玻璃、电池片、胶膜、背板、接线盒、逆变器等零部件企业及EVA、POE、PA、PPO、PBT、PET、PVDF、TPE、银浆、石墨、铝粉、胶黏剂等材料企业加入。欢迎扫码加入,加群时请备注所属行业,如组件、胶膜、背板、接线盒、玻璃、支架等。

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本文主要从光伏产业的零部件、材料及其技术要求着手进行解读。

1. 光伏组件

光伏组件是实现光电转换的最小功能单元,提高组件光电转换效率、提升组件使用寿命、减轻组件重量以及降低系统成本是光伏组件开发的不变目标。双玻组件、大尺寸组件、多场景应用组件等是组件开发的重要方向。

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                                  单玻组件                                      


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  双玻组件

2021年中国双玻组件市场份额为37.4%,预计这一数字2022年将达45%。2022年大尺寸组件(182和210电池规格)渗透率有望达到75%。
 

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分布式组件-天合光能

隆基股份是光伏组件行业的龙头企业,其他组件企业也发展迅猛。

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光伏组件-隆基
 

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光伏组件-横店东磁
 

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光伏组件-宁波东旭

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光伏组件-通威

影响组件转换效率的主要因素有光学损失和电学损失。针对光学损失的优化手段主要包括反光膜/反光焊带、白色EVA、高反射背板、高透玻璃、三角焊带拼片技术、焊带整形技术以及半块互联技术等材料和技术的应用。
 

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光伏组件-宁波东旭
 
针对电学损失的优化手段主要包括半片电池组件、多主栅组件以及叠瓦技术的开发和应用。目前这些技术在行业内都有应用,不同厂家侧重的技术路线有所不同。
 

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叠瓦组件-环晟光伏

2. 光伏电池片

光伏组件可分为晶硅组件和薄膜组件。与薄膜组件相比,晶体硅组件在市场份额方面依然占有绝对的优势。

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硅料依然是影响晶体硅电池系列产品成本的最主要因素。减少硅材料的损耗,增加硅锭/硅棒尺寸、增加硅片尺寸和减薄硅片厚度将是晶体硅行业上游各环节不变的发展趋势。
 

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硅棒-中环半导体
 

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单晶硅片-中环半导体

与多晶硅相比,单晶产品的综合成本更低、转换效率更高,使得单晶硅的市场份额远远高于多晶硅产品。
 

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单晶硅电池片-晶科

光伏产业晶体硅的硅片切割环节主要围绕着大尺寸硅片和薄片的方向发展。增加硅片尺寸可以提升组件功率、降低成本。硅片尺寸目前正逐步向166mm、182mm、210mm等大尺寸推进。
 

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大尺寸电池片-东方日升
 
薄片化是硅片环节的另一发展趋势。近几年硅片厚度已从210μm、200μm降低到180μm、170μm,且仍在持续降低。
 

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大尺寸组件-海泰新能
 
PERC电池是近年来晶体硅高效电池中的主流,其优势在于,背面的钝化层可以有效减少表面复合损失,电池效率较传统的全铝背场电池可提高2%以上,普遍高于22%。
 

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单晶PERC电池片-正信光电


3. 光伏玻璃

光伏玻璃构成光伏组件的最外层,既要高透光、坚固、耐风霜雨雪,还要经受沙砾、冰雹的冲击。现在多在玻璃表面进行单层或者多层镀膜工艺,以提高玻璃透光率以及耐候性等。
 

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镀膜玻璃-福莱特

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双层镀膜高透玻璃-彩虹集团

因为更高的透光率和更低的自爆率,压延法成为光伏玻璃的主流生产工艺。但在光伏玻璃轻薄化趋势下,浮法玻璃抗冲击性好、成品率高的优势得到体现。此外,薄膜组件往往使用超白浮法玻璃。

中国正在大力发展光伏建筑一体化(BIPV),将为薄膜组件和浮法玻璃带来新的市场机遇。
 

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BIPV玻璃-彩虹集团

为了控制组件重量,双玻组件(尤其是背面)倾向于使用2mm甚至更薄的超薄玻璃,推动了光伏玻璃的薄片化趋势。
 

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双玻盖板、背板玻璃-彩虹集团
 

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超白压花前板/背板玻璃-金晶

2022年中国光伏玻璃需求量将达34200吨/天,而产能却将达90080吨/天。

4. 光伏胶膜

光伏电池封装胶膜是一种热固性有粘性的胶膜,用于放在玻璃和电池片之间,以及电池片和背板之间,起到粘结和密封的作用。

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POE封装胶膜-福斯特

 
光伏胶膜性能要求有:①高透光性,抗紫外线老化。②一定的弹性,缓冲不同材料之间的热胀冷缩。③良好的电绝缘性能和化学稳定性,本身不产生有害气体或液体。④优良的气密性,能阻止外界潮气或有害气体的侵入。

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白色EVA胶膜-斯威克


目前较多应用的是EVA胶膜,POE和EVA+POE+EVA(EPE)等不同类型的胶膜也日益增多。

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光伏胶膜-海优新材


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EPE胶膜-江苏鹿山

 
紫外截止型、高透型、白色高反射型,抗PID型,抗蜗牛纹型等不同特性的EVA胶膜,以及交联型和热塑型POE胶膜等成为胶膜开发的热点,POE胶膜的耐候性和水汽阻隔性能等更优。
 
5. 光伏背板

光伏背板是一种位于光伏组件背面的层压板。作为隔绝组件内部电池片及封装胶膜等材料与外界环境的重要部分,要求其在绝缘性、阻隔性和耐热性方面需具有优异的性能,为光伏组件在恶劣户外环境中提供长期可靠的保障。
 

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光伏背板-赛伍


背板主要由氟碳薄膜,聚酯薄膜以及之间的胶黏剂组成,具有较高的技术和资金壁垒。

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光伏背板氟膜-浙江歌瑞


光伏背板目前主要有两种:一是复合型背板:把光伏PET基膜和氟膜用胶黏剂粘在一起;二是涂布型背板:在光伏PET基膜上涂上氟涂料。另外,随着双玻组件的流行,透明型背板也越来越多。

复合型系列背板一般具有多层结构,抗水解型PET作为中间基材,PET两面中至少有一面复合为PVDF膜或FO膜。背板的EVA面具有高反射率高和强粘结性,空气面具有优异的长期耐候性。要求层与层间结合力具有长期稳定性,户外长期使用无分层现象。

典型结构有:PVDF/Adhesive/PET/Adhesive/PVDF,PVDF/Adhesive/PET/F-coating,F-coating/PET/Adhesive/FO

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内黑外白双色背板-中来股份

涂覆型背板具有三层结构,以抗水解型PET膜作为中间层,以耐候型的氟树脂涂料为表层。在反射、粘结、耐磨及耐候性等方面具有优异的性能,在分布式电站及强紫外高风沙荒漠地区的地面电站中得到广泛的应用。典型结构有:coating/PET/F-coating(白色、黑色),PET/PET/F-coating(白色)
 

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单面涂覆背板-中天科技

透明背板系列为多层结构的透明光伏背板,以抗水解型PET膜作为中间层,以PVF膜、PVDF膜或耐候氟涂层为表层。由于其在轻量化和层压工艺便捷化方面的优势,可广泛应用于建筑、双面发电组件等项目的光伏组件中。

典型结构有:coating/PET/F-coating,PVDF/Adhesive/PET/F-coating,PVF/Adhesive/PET/F-coating
 

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透明黑网格背板-中来股份

背板主流的生产工艺仍然是复合型。

6. 接线盒

光伏接线盒是光伏组件的一个重要部件,是介于电池方阵和充电控制装置之间的连接器。光伏接线盒主要作用是将太阳能电池产生的电力与外部线路连接。
 

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光伏接线盒-创启光伏

接线盒由盒体、线缆及连接器三部分构成。盒体包括盒底(含铜接线柱或塑料接线柱)、盒盖、二极管。
 

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接线盒-弗沙朗

由于光伏接线盒的应用场合,它对外壳材料有以下要求:良好的抗老化、耐UV性能;能够在室外恶劣的环境中使用,耐高低温(-40-85℃);拥有优良的散热模式,合理的内腔容积降低内部温度,满足电气安全要求;良好的防尘、防水功能( IP68)。
 

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接线盒-明禾科技
  

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接线盒-圣亿能源
 

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光伏材料-易通科技(英利集团)

目前光伏接线盒外壳绝缘材料有PPO、PC等,其中PPO是主流材料。
 

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PPO材料-俊龙新材料
 

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光伏接线盒-浙江博能

连接器分为MC3与MC4两种,会用到一些塑料材料,如PA、PC、PBT等。
 

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PC、PA12材质光伏接插件-万华

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光伏接插件及线缆-光之星
 

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光伏连接器及旁路集成模块-同泰新能源
 
为了促进行业上下游交流,艾邦特建立了光伏产业交流群”。已有光伏相关电站、组件、玻璃、电池片、胶膜、背板、接线盒、逆变器等零部件企业及EVA、POE、PA、PPO、PBT、PET、PVDF、TPE、银浆、石墨、铝粉、胶黏剂等材料企业加入。欢迎扫码加入,加群时请备注所属行业,如组件、胶膜、背板、接线盒、玻璃、支架等。

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7. 逆变器

光伏逆变器(PV inverter或solar inverter)可以将光伏(PV)太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电(AC)的逆变器,可以反馈回商用输电系统,或是供离网的电网使用。
 

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光伏逆变器-特变电工

光伏逆变器按照适用场所又可分为集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器。集中式逆变器(大型厂房、电站)优点在于功率大、稳定性强、便于管理与维护;缺点在于MPPT电压范围较窄,无法实现对每一路组件的运行条件进行监控;组件配置复杂、占地面积大。
 
组串式逆变器(各类光伏电站)优点在于其功率较小,MPPT电压范围宽,不受阴影、雨雾天气遮挡影响,且体积较小,安装灵活。缺点是逆变器与元器件数量多,系统监控难度大以及稳定性较差。
 

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组串式逆变器-中车

微型逆变器(户用)优点在于可对单独组件进行独立MPPT控制、可提高整体效率,缺点在于交流侧连线复杂性较高,且总效率低于组串型逆变器。

8. 光伏支架

光伏支架从大类来分,分为固定支架和跟踪支架,而固定支架中常见的又可分普通固定支架、固定可调支架等,跟踪支架中常见的有平单轴跟踪支架、斜单轴跟踪支架、双轴跟踪支架等。
 

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普通固定支架-高达新能源
 

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跟踪支架-爱康

固定式支架材质多采用锌铝镁,它需要提前设计好朝向,多使用于光伏车棚、水泥建筑物屋顶、彩钢瓦屋顶上等。
 

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屋顶支架系统-迈贝特
 

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光伏支架-科盛金属

另外随着发展,出现了新型的柔性支架,用于普通支架无法装置的特殊环境,如水面、荒山、荒地、滩涂、鱼塘等。
 

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水面漂浮系统-迈贝特

跟踪支架是可以随着太阳转动,可以增加太阳光对光伏板的照射时间。单轴跟踪支架指的是只能在一个平面内旋转,双轴是可以360度转动。在仅增加约10%的投资基础上,就能收获25%的效率提升,是目前行业中的主流方案。
 

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跟踪式支架-中信博

9. 辅材及设备

1)密封胶
光伏密封胶包括光伏组件密封胶、光伏背板用胶、光伏逆变器灌封胶、BIPV用胶等,主要是硅橡胶以及丁腈胶等。
 

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有机硅密封胶-宁波聚力
 

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光伏用硅橡胶-江苏天辰

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光伏胶带-康达新材

2)光伏银浆
光伏银浆就是高纯银粉(导电相)、玻璃氧化物(粘结相)、有机树脂有机溶剂(有机载体)组成的混合物,经过搅拌、三辊轧制后形成的均匀膏状物。用在光伏电池片环节,是最重要的辅材,为电池片总成本占比10%左右,主要是用于硅片金属化(栅线添加)。
 

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光伏银浆-帝科股份

硅片金属化即通过丝网印刷技术,把设计好的图形转移到硅片上,然后利用丝网印刷机和印刷电极模板将银浆印制在硅片的正面和背面,再经低温烘烤、高温烧结,形成欧姆接触电极,从而可以收集和传导光伏电池表面电流,因此光伏银浆会直接影响光伏电池光电转换效率。
 

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主栅银浆-匡宇正银

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主栅浆料-贺利士

按照银浆在电池片的位置,分为正面银浆和背面银浆,正面银浆主要是汇集和导出光生载流子,背面银浆则主要是粘结作用(导电性能要求较低)。
 

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正银浆料-贺利氏

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正银和背银-光达科技

按照银浆烧结形成在基板导电的温度 ,分为高温银浆(烧结温度500℃ 以上)和低温银浆(烧结温度250℃ 以下),其中高温银浆是现在的主流用在PERC、Topcon上,低温主要是用于HJT上。
 

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低温银浆-SSP 上海银浆

3)光伏焊带
光伏焊带又称镀锡铜带或涂锡铜带,分汇流带和互连条,应用于光伏组件电池片之间的连接,发挥导电聚电的重要作用。焊带材料主要用于电池片串联和电流输出。

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低温焊带-常州九天
 

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低温圆线-光德电子

4)光伏电缆
光伏电缆主要用在光伏电站,具有耐高温、耐寒、耐油、耐酸碱、防紫外线、阻燃环保、使用寿命长等要求,主要用于环境较恶劣的气候条件下。一般来说,光伏电缆的组成和材料为导体用铜导体或镀锡铜百导体,绝缘用辐照交度联聚烯烃绝缘,护套用辐照交联聚烯烃绝缘。
 

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光伏电缆-开博线缆
 

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特种电缆-常州超越

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光伏线缆-三钧线缆

5)生产设备
 

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光伏胶膜生产线(挤出机,全自动收卷机,压花冷却装置)-海阔
 

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太阳能网版薄膜/钢网切割机-大族光伏装备

为了促进行业上下游交流,艾邦特建立了光伏产业交流群”,主要针对光伏行业的电站建设、部件的材料、加工、检测及设备等进行技术交流和业务对接。已有光伏相关电站、组件、玻璃、电池片、胶膜、背板、接线盒、逆变器等零部件企业及EVA、POE、PA、PPO、PBT、PET、PVDF、TPE、银浆、石墨、铝粉、胶黏剂等材料及改性企业加入。欢迎扫码加入,加群时请备注所属行业,如组件、胶膜、背板、接线盒、玻璃、支架等。

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作者 808, ab