• 发文
  • 评论
  • 微博
  • 空间
  • 微信

碳中和光伏产业全面分析(五):组件双面多主栅叠片隆基晶科,玻璃信义福莱特,胶膜福斯特EVA,设备金辰

史晨星 2022-04-19 17:10 发文

本篇讲光伏中游组件,下篇讲光伏下游系统电站

七、组件

41. 市场:全球 3000 亿中国 2700 亿

虽然一片光伏电池已经具备发电能力,但其发电功率太低,无法直接使用,将电池片串联获得高电压,并联获得高电流后,通过一个二极管(防止电流回输)输出,封装在边框上,安装好正面玻璃、背面背板、充入氮气、密封成组件使用,通常由60片(6×10)或72片(6×12)电池片组成,寿命25-30年

2021 年全球组件产量约 200 GW 3000亿,中国 182GW 2700亿(1.5元/W测算),同比增长 46%

42. 结构:边框、玻璃、胶膜、电池片、背板、接线盒

光伏组件包括电池片、铝边框、胶膜、钢化玻璃、背板、接线盒等,除电池片外的其他材料通常称为辅材

玻璃采用超白压延玻璃,具有高太阳能透过比、低吸收比、低反射比、高强度等,后道加工包括镀膜和钢化等,能够提高玻璃的光透过率和增加强度胶膜(普通 EVA/ 白色 EVA/POE )是一种乙烯—醋酸乙烯酯共聚物经过加工后而成的化学品,与玻璃和背板相互黏合,对电池片进行保护

背板在户外环境下用于保护太阳能电池组件抵抗光湿热等环境影响因素对封装胶膜、电池片等的侵蚀,起到耐候绝缘保护作用

铝边框与有机硅胶结合,将电池片、玻璃、背板等原辅料封装保护起来,使得组件得到有效保护

接线盒将太阳能电池模块产生的电能经电缆导出

其他:焊带用于光伏组件电池片之间的连接,硅胶组件边框和背板接线盒的粘接密封,包材组件外包装材料

43. 工艺:焊接、层压、封装、测试

组件八大工艺流程:焊接、层叠、层压、EL 测试、装框、装接线盒、清洗、IV 测试

焊接:自动串焊机将太阳能电池片的正面电极与前后侧电池片背面电极通过互联条焊接在一起,排版机、汇流条自动焊接机将已经焊接成串的电池片利用汇流条进行拼接,标准电池片数量为 60 片或 72 片,对应以 10 或 12 条铜线作为汇流条将其连接起来,6 组互联为一个光伏组件

层叠:将背板(TPT)、EVA 胶、电池组、钢化玻璃按照顺序进行层叠

层压:将铺设好的光伏组件放入层压机内,通过抽真空将组件内的空气抽出,然后加热使 EVA 融化并加压使融化的 EVA 流动充满玻璃、电池片和 TPT背板膜之间的间隙,同时通过挤压排出中间的气泡,将电池玻璃和背板紧密黏合在一起,最后降温固化,EVA 融化后受压力向外延伸会形成毛边,自动削边机进行切边

EL 电致发光测试:Electroluminescent 检测太阳能电池组件的内部缺陷、隐裂、碎片、虚焊、断栅以及不同转换效率单片电池异常现象 装框:全自动装框机给电池组件装铝框,增加组件的强度,进一步的密封电池组件,延长电池的使用寿命,边框和电池组件的缝隙用硅胶填充,各边框间用角键连接

装接线盒:接线盒通过硅胶与组件的背板粘在一起,组件内的引出线从背板穿出与接线盒内的内部线路连接在一起,使内部线路与外部线缆连接在一起,使组件与外部线缆导通,设备包括接线盒打胶机和接线盒焊接机等

清洗:清洗设备去除表面脏污,使组件美观,增加光的透过率,增加组件功率

IV 测试:IV测试设备对电池组件的输出功率进行检验,测试其输出特性,确定组件的质量等级

44. 技术路线:双面双玻、多主栅MBB、半片叠片

提升组件输出功率或增加其全生命周期中单瓦发电量技术包括双面双玻、多主栅(MBB)、半片叠瓦

双面双玻:双面组件将背板替换为光伏玻璃,当太阳光照到双面组件时,会有部分光线被周围的环境反射到双面组件的背面,这部分光可以被电池吸收,从而对电池的光电流和效率产生一定的贡献,2020 年双面组件比例达到30%

多主栅MBB(Multi-Busbar):栅线越细,金属电极遮挡电池越少,受光面积越大,但栅线越细电阻越大需要多主栅降低组件串联电阻,技术路线为3BB→4BB→5BB→反光焊带→MBB,功率提升 5~10W,工艺包括焊接法Schmid 、低温合金法MeryerBurger SmartWire 、导电胶法Hitachi CF

半片: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,电流减半,电压不变,可降低组件功率损失CTM(Cell-to-Module Loss),提升 5-10 瓦(2%-4%)甚至更高,2020 年半片封装市占率达到71%,

叠片/叠瓦:将传统电池片切为 1/5 大小后,使用导电胶叠加黏贴在一起,通过交叠电池小片实现无电池片间距,在同样面积下可以放置更多的电池片(60 型常规组件可封装 66 片),提升功率 20W

45. 全球:隆基、晶科、天合、晶澳、阿特斯

2020 年全球组件产量 160 GW,中国 124.6GW 占 76%,全球前十中国占八个,隆基、晶科、天合、晶澳、阿特斯前五大组件厂合计出货量 83 GW占52%

601012 隆基股份:产业链龙头

隆基股份专注光伏产业链一体化,2020 年末硅片产能 80GW、电池片 30GW,组件 40GW,硅片第一,电池第三,组件第一

688223 晶科能源:组件第二

晶科能源成立于 2006 年,2010 年纽交所上市(JKS.N),2016 年成为全球最大的组件制造商,并连续 4 年位居全球光伏组件出货量第一名,2021 年科创板上市,2021年底硅片、电池片、组件产能分别达 32.5GW、24GW、45GW

46. 辅材:边框、玻璃、胶膜、背板、焊带

组件辅材包括互联条、汇流条、钢化玻璃、胶膜、背板、铝合金、硅胶、接线盒等

辅材成本占组件约 50%,排名前五的分别是边框、玻璃、胶膜、背板、焊带,下面一一介绍

边框是光伏组件的外侧框架,封装后填充硅胶密封,起到固定和边缘保护的作用,但铝边框技术含量很低,成本占比高纯粹是因为其大宗商品的定价模式,铝边框产品定价和铝锭基本保持同步,生产门槛低,供应商多,竞争十分激烈,市场已经充分议价,进一步压缩成本的空间很小,钢边框正在探索中

焊带又称镀锡铜带,在铜带表面涂覆一层均匀厚度锡基的焊料,应用于光伏组件电池片之间的连接,发挥导电聚电的作用,90%成本来自原材料铜与锡,市场充分竞争,议价空间很小

接线盒、封装硅胶价格均比较稳定,技术含量一般,定价模式类似边框与焊带

47. 玻璃:信义光能、福莱特

光伏玻璃用作组件的封装面板,直接与外界环境接触,要求高耐候性、高强度、高透光率,普通玻璃含铁量较高呈现绿色透光率较低,光伏玻璃含铁量须低于 0.015% ,同时具备抗冲击性、耐腐蚀性、耐高温等

光伏玻璃分为:超白浮法玻璃、超白压花玻璃

超白浮法玻璃采用浮法生产,表面 TCO、ITO、FTO、AZO 涂层,用于薄膜光伏

超白压延玻璃采用压延法生产,正面绒面处理减少光的反射,反面特殊花型处理增强太阳光不同入射角的透过率,用于晶硅光伏组件

2021 年中国光伏玻璃市场规模 165 亿元

光伏玻璃制造流程主要分为热端原片生产、冷端深加工

热端原片生产将石英砂、纯碱、石灰石、芒硝、白云石等原材料混合后投入窑炉,在窑炉内加热融化成玻璃液流经压延机后实现定形,再经过退火形成光伏玻璃原片,包括配料、熔制、澄清、压延、退火、切片、装箱等,工艺难点主要在于低铁控制、熔窑玻璃液上下温差精确控制

冷端深加工以原片为基本原料,通过精切、磨边、清洗、镀膜、钢化、装箱等步骤提升玻璃的物理和化学性能

光伏玻璃技术路线是大尺寸化、薄型化 、双面化大尺寸硅片、大尺寸组件推动玻璃大尺寸化,大尺寸硅片 182/210mm 两种规格对应组件宽度为 1133-1303mm

单面组件封装玻璃的主流厚度 3.2mm,双面组件正反两面使用采用2.5/2/1.6mm 玻璃封装

2006 年前光伏玻璃市场基本由法国圣戈班、英国皮尔金顿(被板硝子收购)、日本旭硝子、日本板硝子四家外国公司垄断,2006 年后国内光伏玻璃企业通过技术引进吸收逐步国产化实现进口替代

2020 年国内光伏玻璃产量约占全球 95%,信义光能、福莱特两龙头市占率52%,CR5 达 82%

00968 信义光能:全球第一

信义光能是全球第一大光伏玻璃生产商,2013 年从信义玻璃拆分独立上市,安徽芜湖、天津、马来西亚三地生产基地,2021 年总产能达到 13800 吨/日

48. 胶膜:福斯特、EVA

胶膜粘结光伏电池片与光伏玻璃及背板,要求高透光率、耐候性、粘结强度、耐老化等

按 1GW 组件消耗 0.1亿平米胶膜计算,2021 年全球光伏胶膜需求 18 亿平,市场规模 238 亿元(8元/平测算)

封装胶膜材质一般为有机高分子树脂,分为透明EVA、白色EVA、POE 聚烯烃(含共挤型EVA-POE-EVA)

透明 EVA 胶膜主要原料是EVA 树脂是乙烯-醋酸乙烯共聚物,分为上下两层,在光伏组件表面的玻璃和电池片之间、电池片和背板之间各使用一层,2020 年市占率 56.7%

白色 EVA 胶膜是在透明EVA胶膜基础上加入钛白粉、氧化锌等白色反光填料,提高反射率,应用于电池片下层

PID效应(PotentialInduced Degradation)又称电势诱导衰减,是电池组件的封装材料和其上表面及下表面的材料,电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移,而造成组件性能衰减的现象,对光伏电池的使用寿命和转换效率负面影响巨大

POE 胶膜主要原料 POE 树脂是乙烯-辛烯共聚物,具有优异的抗PID性能及较高的水汽阻隔性、电气绝缘性,2020年市占率 25.5%

生产工艺:将 EVA 或 POE 树脂和各种改性助剂在混合器中均匀搅拌、混合、密封静置,流延挤出成熔融态胶膜,经多个冷却辊冷却后,切边收成卷状,抽真空包装,材料成本占90%

2013 年全球胶膜市场由美国胜邦(STR)、日本三井化学、日本普利司通(Bridgestone)、 德国 Etimex 四家公司垄断市场份额达 60%,2013年中国企业福斯特突破技术壁垒后主动降价并不断扩产

2020 年福斯特光伏胶膜出货 8.65 亿平,斯威克第二 2.13 亿平,海优新材第三 1.63 亿平,赛伍技术第四,CR3 78%

603806 福斯特:全球龙头福斯特主营业务为 EVA 太阳能电池胶膜、共聚酰胺丝网状热熔胶膜、太阳能电池背板产品的研发生产销售,EVA 胶膜涵盖常规、抗 PID、抗蜗牛纹、超快速固化、白色等系列,POE 胶膜包括交联型、热塑型、白色、共挤等系列,产品品类丰富,2021 年营收 128 亿利润 22 亿

EVA 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是由乙烯(E)和醋酸乙烯(VA)两种单体共聚制得的热塑性树脂,为继HDPE、LDPE、LLDPE之后的第四大乙烯系列聚合物,VA含量为5%~40%,VA含量越高弹性、柔韧性、相容性、透明性提高但结晶度下降越接近橡胶,光伏EVA胶膜低熔点和高透光率VA含量28%~33%

全球EVA主要生产商包括ExxonMobil(美国)、HanWha Total(韩国)、LG化 学(韩国)、中国石化、江苏斯尔邦、Formosa PC(中国台湾)、Versalis(意大利)、Sipchem(沙特)等,2019年8家产能279.4万吨占53.7%

2021 年 7 月我国具备量产 EVA 光伏料能力的厂家斯尔邦、联泓新科、宁波台塑三家,2020 年光伏料总产量不足 20 万吨,进口依存度 70%,扬子石化、陕西延长中煤榆林能化、中化泉州正在试产

POE(PolyolefinElastomer)是乙烯/1-辛烯、乙烯/1-己烯、乙烯/1-丁烯的无规共聚物,由α-烯烃导入较长的支链使柔软的无定型共聚物形成橡胶相
2020 年全球 POE 消费量超过120万吨,产能超100万吨,包括陶氏化学Dow、埃克森美孚ExxonMobil、北欧化工Borealis、三井化学Mitsui、韩国 LG、SK、沙特基础工业SABIC,陶氏化学排名第一

中国万华化学已经到中试阶段,中国石化天津南港、惠生、京博石化、茂名石化、斯尔邦石化、惠生新材料、中国化学、卫星石化等

49. 背板:中来、赛伍

光伏背板是一种位于光伏组件背面的光伏封装材料,在户外环境下主要用于保护光伏组件抵抗光湿热等环境影响因素的侵蚀,耐高低温、耐紫外辐照、耐环境老化、水汽阻隔、电气绝缘等性能,满足光伏组件 25 年的使用寿命,市场规模 60 亿

分为玻璃、双面含氟、单面含氟、不含氟,长期来看玻璃占据主流

2020 年前五名为中来、赛伍、乐凯、明冠、福斯特

        50. 设备:辰股份

组件设备投资 6000 万元/GW,市场规模 80 亿元,主要设备包括激光划片机、串焊机、自动叠层设备、层压机、EL 测试仪、IV 测试仪等

一代工艺,一代设备,技术更新核心受益设备为串焊机、叠片焊接机、激光划片机

全球瑞士MeyerBurger、德国Schmid,国内金辰股份、奥特维、京山轻机苏州晟成、先导智能、康跃羿珩、博硕光电、武汉三工等

金辰股份金辰股份是光伏组件自动化生产线龙头,可以提供叠片、串焊、压层、封装环节的全部设备,2020 年营收 10.61 亿元


声明:本文为OFweek维科号作者发布,不代表OFweek维科号立场。如有侵权或其他问题,请及时联系我们举报。
2
评论

评论

    相关阅读

    暂无数据

    史晨星

    独立评论人&投资人,公众号史晨星...

    举报文章问题

    ×
    • 营销广告
    • 重复、旧闻
    • 格式问题
    • 低俗
    • 标题夸张
    • 与事实不符
    • 疑似抄袭
    • 我有话要说
    确定 取消

    举报评论问题

    ×
    • 淫秽色情
    • 营销广告
    • 恶意攻击谩骂
    • 我要吐槽
    确定 取消

    用户登录×

    请输入用户名/手机/邮箱

    请输入密码