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編者按：本篇詳解光伏組件成員-半片組件，從其本質(zhì)、特點(diǎn)、技術(shù)原理、商業(yè)價(jià)值等幾個(gè)方面進(jìn)行全面闡述 。

近年來(lái)，光伏技術(shù)發(fā)展迅速、應(yīng)用范圍廣，市場(chǎng)從原來(lái)僅重視高功率，日益轉(zhuǎn)變?yōu)榧婢吒吖β?、在任何安裝條件下的高發(fā)電量、低衰減和低成本的綜合要求，從而進(jìn)一步降低度電成本。所以如何降低度電成本成為目前行業(yè)最核心的問(wèn)題，而作為光伏系統(tǒng)端發(fā)電的核心部件-光伏組件是重中之重，組件高功率是促成“平價(jià)上網(wǎng)”最直接、最有利的技術(shù)通道，提升組件功率主要從兩方面入手：“開(kāi)源”（提升內(nèi)部光通量），“截流”（降低內(nèi)部電損耗）。

什么是半片電池技術(shù)

前幾年整個(gè)行業(yè)都是圍繞“開(kāi)源”路線(xiàn)發(fā)展，時(shí)至今日，“截流”是最有效的技術(shù)實(shí)施路線(xiàn)，而低內(nèi)損的高效半片電池組件技術(shù)將會(huì)在規(guī)?；瘧?yīng)用中有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。它無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)和具備高性?xún)r(jià)比的高效產(chǎn)品，是能同時(shí)滿(mǎn)足成本和發(fā)電量及衰減性能提升的最佳解決方案。半片電池技術(shù)通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格電池片（156mmx156mm）激光均割成為兩片(156x78mm)，對(duì)切后聯(lián)接起來(lái)的技術(shù)。



整個(gè)組件的電池片隨之被分為兩組，每組包含串聯(lián)連接的60個(gè)半片電池片。組成一個(gè)完整的120片組件（圖1），從而可將通過(guò)每根主柵的電流降低為原來(lái)的1/2，內(nèi)部損耗降低為整片電池的1/4，進(jìn)而提升組件功率。

該技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

第一，相同效率的半片光伏組件比常規(guī)整片組件輸出功率有明顯的提升。這主要得益于半片組件串聯(lián)電阻的降低，填充因子FF的提高。同時(shí)組件因內(nèi)部電阻降低，使其發(fā)電工作時(shí)的溫度比常規(guī)組件低，從而進(jìn)一步提高組件發(fā)電能力。

第二，半片組件能降低由于遮擋造成的發(fā)電功率損失，能顯著提高組件在早晚及組件下沿積灰、積雪時(shí)的發(fā)電量，提升電站的經(jīng)濟(jì)效益。

第三，與其他新技術(shù)相比，半片技術(shù)最成熟、最容易實(shí)現(xiàn)快速規(guī)?；慨a(chǎn)，同時(shí)，增加的額外成本不多。

半片組件的技術(shù)原理

正如上文提到，半片電池片為標(biāo)準(zhǔn)電池片對(duì)半均割后得到的（圖2）。因此，其內(nèi)部的電流減少一半。隨著電流的減少，電池內(nèi)部的功率損耗降低。而功率損耗通常與電流的平方成比例，因此整個(gè)組件的功率損耗減小為四分之一（Ploss=RI2，其中R是電阻，I是電流）降低半片電池片功率損耗，可使其具有更大的填充因數(shù)、更高的轉(zhuǎn)化效率，也就能獲得更大發(fā)電量，尤其是在高輻射的環(huán)境中。組件具有較大的填充因數(shù)，意味著其內(nèi)部串聯(lián)電阻較小，其內(nèi)部的電流損耗也較?。ū?）。

此外，與標(biāo)準(zhǔn)組件相比，新設(shè)計(jì)改善了電池片在遮擋或早晚?xiàng)l件下的電學(xué)性能。例如，如果標(biāo)準(zhǔn)組件以縱向方向安裝而底部被遮蔭，則會(huì)因?yàn)榕月范O管關(guān)閉整串電池片組，而導(dǎo)致整個(gè)組件輸出功率為零。而半片組件得益于兩部分電池片串組的布局，可確保在相同條件下，其輸出功率至少仍能保持原先的50%(圖3表2)。



什么是晶科能源半片組件（HC）系列

晶科能源推出的高效半片組件（HC）系列，采用的是全程全自動(dòng)裂片與傳輸，可大規(guī)模適用于單晶、多晶、單晶PERC、多晶PERC組件，在額外成本增加有限情況下，讓組件功率比同版型的常規(guī)組件高出5-10瓦。晶科能源60片多晶半片組件可量產(chǎn)主流功率檔達(dá)到290W，單晶半片達(dá)到305W，單晶PERC半片更可高達(dá)330W。事半功倍的半片技術(shù)會(huì)以其超高的性?xún)r(jià)比，在未來(lái)民用及中小工商業(yè)屋頂系統(tǒng)中占據(jù)主流地位。

晶科半片電池組件具有以下特點(diǎn)：

（1）電池片一分為二，主柵電流減半，整個(gè)組件的電流損失減小到原來(lái)的1/4，輸出功率比同版型整片電池組件高約5-10W；

（2）半片電池組件的熱斑溫度比同版型整片電池組件的溫度低約25℃，可有效降低組件的熱斑效應(yīng)；

（3）半片電池組件滿(mǎn)足1500V系統(tǒng)電壓設(shè)計(jì)要求，可降低系統(tǒng)端成本約10%；

（4）遇遮擋及下沿有積灰、積雪時(shí)，有效減少因遮擋造成的發(fā)電量損失；

（5）降低首年及平均光致衰減；

（6）100%PIDFree。

客戶(hù)如何從晶科的半片電池技術(shù)中獲益

晶科能源的多晶半片組件可與常規(guī)單晶組件比肩，而單晶半片組件與常規(guī)單晶PERC組件在轉(zhuǎn)化效率、綜合性能兩方面匹敵。這就意味著，在確保組件功率的前提下，客戶(hù)有了更具成本效益的新選擇。晶科能源半片組件可謂是當(dāng)今商業(yè)市場(chǎng)上最具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品之一。

此外，晶科能源半片組件單位面積功率輸出的數(shù)瓦級(jí)提升，可使組件在功率分檔級(jí)別上得到躍升，從而為客戶(hù)在相同安裝面積下，與安裝常規(guī)組件系統(tǒng)相比獲得更好的經(jīng)濟(jì)收益。依照晶科能源行業(yè)領(lǐng)先的產(chǎn)品質(zhì)量保證，晶科能源承諾半片組件系列具備100%PIDFree性能。

未來(lái)幾年，隨著電站投資商平價(jià)上網(wǎng)的壓力越來(lái)越大，對(duì)度電成本的訴求越來(lái)越高，“半片”技術(shù)將會(huì)得到大規(guī)模應(yīng)用。憑借本身高效的單、多晶以及PERC電池，晶科半片技術(shù)研發(fā)領(lǐng)先同行6-12個(gè)月，其半片電池組件更優(yōu)于市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品，在規(guī)模化量產(chǎn)的主流檔功率、性能、可靠度以及性?xún)r(jià)比上擁有非常強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，未來(lái)有望成為組件產(chǎn)品的主要選型。

現(xiàn)存問(wèn)題分析

隨著太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)從靠各國(guó)補(bǔ)貼存活到完全市場(chǎng)化，投資人對(duì)高效組件降本的要求日趨增強(qiáng)。LCOE度電成本的下降是源于技術(shù)研發(fā)帶來(lái)的效率提高和產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大的經(jīng)驗(yàn)曲線(xiàn)效應(yīng)，持續(xù)提高組件效率正是行業(yè)市場(chǎng)化進(jìn)程的重要一步。組件輸出瓦數(shù)的提升關(guān)系整體系統(tǒng)成本，可以降低系統(tǒng)BOS成本,如支架、纜線(xiàn)、匯流箱及土地面積。

對(duì)高效組件降本，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目LCOE的進(jìn)一步下降則是技術(shù)研發(fā)的根本目的。不過(guò)高瓦數(shù)輸出的組件通常代表需使用價(jià)格較高的高效電池片或更精密的封裝技術(shù)。目前高效組件項(xiàng)目初投資偏高問(wèn)題持續(xù)存在。近兩年晶硅組件價(jià)格下降約20%，使高效組件的性能優(yōu)勢(shì)愈發(fā)不明顯，（圖4）為晶硅組件的能效和價(jià)格關(guān)系圖，可以看出，價(jià)格的差距遠(yuǎn)高于效率提升。

單晶光衰(LID)問(wèn)題目前仍難解，雖然單晶廠商通過(guò)各種努力，亦或推出新設(shè)備致力于解決光衰問(wèn)題，但LID光衰是否能穩(wěn)定控制，仍是一個(gè)大問(wèn)題，也是國(guó)外金融機(jī)構(gòu)對(duì)于大型項(xiàng)目選擇單晶組件的融資意愿不高的主要原因。

PERC目前的成本仍比較高，對(duì)高效組件生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)，設(shè)備投資高，制程復(fù)雜，工序增加導(dǎo)致破片率上升的問(wèn)題制。IBC電池使用的N型硅片成本較高，電池制備過(guò)程中需要多步摻雜等復(fù)雜的工藝，使得其制造成本較高，技術(shù)門(mén)檻高。HIT電池工藝要求嚴(yán)格，要獲得低界面態(tài)的非晶硅/晶體硅界面，對(duì)工藝環(huán)境和操作要求也較高，需要開(kāi)發(fā)適宜的低溫封裝工藝。其他技術(shù)或原材料成本高、或技術(shù)不成熟良率無(wú)法保證等各種原因?qū)е码y以規(guī)模化發(fā)展。

2018年以后主流技術(shù)展望

在所有的新技術(shù)中，最值得關(guān)注和被市場(chǎng)看好，在2018年預(yù)計(jì)能?chē)娋奖l(fā)的主流高效組件技術(shù)是半片技術(shù)，同版型的組件能提升5-10瓦，甚至更高，相信將憑借其驚艷的外觀和超高的性?xún)r(jià)比，會(huì)在未來(lái)民用及中小工商業(yè)屋頂系統(tǒng)，以及領(lǐng)跑者項(xiàng)目中占據(jù)主流地位（圖5）。
原標(biāo)題：半片組件技術(shù)白皮書(shū)