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阿特斯首席技术官权威解析:2019年阿特斯技术路线图

发布时间:2019-07-28 11:01 来源:未知 编辑:admin

  阿特斯首席技术官权威解析:2019年阿特斯技术路线 来源:阿特斯浏览:

  企业开始布局高效技术路线年要和全片电池组件说再见,主推半片电池组件!”。

  2019年1月24日晚8点,阿特斯通过官方直播间在线年,阿特斯和全片电池组件说再见》。直播间邀请到阿特斯集团首席技术官邢国强博士,阿特斯组件工艺技术中心高级总监许涛博士,以及阿特斯全球质量管理中心高级总监王丰彦三位嘉宾,就2019年行业以及阿特斯技术发展路线做了全面解析。

  从2016年开始,阿特斯走在了多晶技术的最前沿。我们相继推出多晶三代、四代和五代技术。P3,三代技术包括了MCCE黑硅技术加金刚线,四代是在三代基础上叠加了PERC背钝化以及双面等,我们正在加紧开发和导入P5技术,我们P5的目标是多晶的成本、单晶的效率。

  阿特斯电池技术更新换代的速度可能让我们很多朋友大跌眼镜。在三年左右的时间里,我们淘汰了P2,淘汰了P3。从今年6月份开始,阿特斯步入“全PERC”时代,这恐怕在行业所有的Tier1公司里最早的了。

  阿特斯酷组件系列名最初来源于英文“cool”,有“凉爽、凉快”的意思。为什么要选这个词?2016年,阿特斯开发高功率72片单晶PERC组件时发现一个问题。在组件功率达到高功率的同时,热斑温度成为了瓶颈。我们采用IEC61215的热斑测试标准进行测试,发现热斑温度达到170度以上。而且出现了背板鼓包出油等现象。所以,严格按照IEC标准,这款组件是通不过热斑测试的。经深入研究发现,这并不是偶然现象,它根植于全片电池组件的设计里。

  在最极端的情况下,一个子串中所有正常电池的以最大功率都给“坏”电池加热,也就是大约1/3组件功率全部加在了热斑电池上。所以每一串的电池越多,电池的功率越高,热斑风险越大。这是为何72片组件比60片组件热斑风险高,单晶PERC电池比常规电池组件的热斑风险大的原因。

  当然电池的质量对热斑也会有影响。好的电池会改善热斑风险,不过不能扭转功率上升,热斑风险变大的趋势。我们发现这个现象后,虽然销售给了我们很大的压力,我们最终没有推出72片单晶PERC组件。

  从图中看出,阿特斯的酷组件有上下两个电路,在中部并联,保证输出电压与电流与全片组件类似。酷组件有三个二极管,由于双电路,分为六个子串。当热斑发生时,最大的发热功率变为组件输出功率的1/6,只有全片组件发热功率的一半,热斑风险大为降低。

  阿特斯在2016年设计的144半片单晶PERC组件,功率达到365W,比全片组件提高10W,而热斑温度下降到148度。严格按照IEC61215的测试标准,功率几乎没有下降,也没有任何外观缺陷,通过了组件热斑测试。

  在我们室内测试环境中,酷组件比常规组件运行温度要低1.7度左右;在夏季室外工作环境下,酷组件运行温度比常规组件要低约2.5摄氏度。组件室外运行温度低2.5摄氏度,带来的直接好处是酷组件比常规组件的每瓦发电量多了1%。这个数据也和Fraunhofer实验室的测试数据一致。

  当然, 由于运行温度的降低,也延长了组件产品的使用寿命。凡是使用过电脑、手机的人都知道,发热量大的手机或者是电脑,它运行的稳定性和使用寿命,比发热量小的要差一些,这主要是因为较高的温度实际上有一个加速老化的过程。

  组件也是一样,由于较低的运行温度,减少了产品故障发生的几率,有利于产品的使用寿命的提升。

  除了低运行温度以外,酷组件的温度影响系数也比常规组件要小。一般常规组件的温度系数约在-0.40%,即温度每升高1摄氏度,每瓦发电量要降低0.40%; 酷组件的温度系数约在-0.38%,即温度每升高1摄氏度,每瓦发电量降低为0.38%,酷组件比常规组件少降低0.02%。在夏季运行环境模式下,酷组件每瓦发电量比常规组件大约要高0.4%。

  酷组件与常规组件相比,运行温度降低约2.5摄氏度,提升每瓦发电量约1%;温度系数降低0.02%,提升每瓦发电量约0.4%;在某些电站上,抗阴影遮挡设计提升每瓦发电量大概要高于3-4%; 当然还有一些其他因素的贡献,如年度衰减从0.7%降低到0.6%。

  这是我们和美国加州的DNVGL实验室合作测试了一段时间的发电量数据,酷组件平均每瓦发电量比常规组件高了7.4%,和我们的估计大致吻合。当然,由于电站设计的不同,环境不同,这个数据会有所变化。

  阿特斯双核酷组件采用了双电路设计,抗遮挡能力更强。在中国,大部分地面电站都是竖安装。这是因为竖安装比横安装的支架使用量大幅下降。据调查,优化设计后,竖安装相比横安装1GW支架用钢量可节省约5000万人民币。

  不过对于竖装的光伏系统,组件前后排阴影遮挡的影响更大。对于全片组件来说,竖安装时,当阴影遮挡了组件最下部的一排时,三个子串全部受到影响,整件组件输出功率大为下降。极端情况下,三个旁路二极管全部启动,整件组件的输出功率就降为零了。

  因此,在早晚时太阳斜射时,竖向安装光伏系统的发电量较横向安装会大幅下降。早晚时,阴影遮挡也会造成一定程度的组件热斑。虽然早晚发电量较低,热斑温度不会很高,不过长期对组件寿命仍会带来负面作用。所以竖装的光伏系统虽然安装成本下降,但是电站发电量与发电寿命是会损失。

  使用阿特斯的酷组件,我们反而推荐竖安装。这是因为双电路之间相对独立,酷组件即使下面一半的电路全部被遮挡,仍然有大约一半组件输出功率,阴影遮挡的影响大会为降低。不仅推荐竖安装,我们还推荐采用大约300mm的短导线,比全片组件导线%。

  和常规组件相比,酷组件采用半片电池串联的双核电路结构,如3U版型,把原来的72片整片电池变成72+72的半片电池。失效单元的计算从整片变成了半片,当一个半片失效,是1/144的失效,相比原来一片电池失效,就是1/72的失效,大大降低了电池失效对组件的影响,从而提升了产品的可靠性。

  酷组件电池互联结构的长度与常规组件相比,减少了将近一半, 互联结构的热胀冷缩尺寸变化绝对值也减少了将近一半。热胀冷缩效应的降低,延缓了组件串阻的增加, 从而获得了比常规组件更好的发电量与使用寿命。

  2017年,美国NREL实验室发表了最近十年组件失效的九大失效模式,其中,热斑、电池裂片、IC失效、二级管及接线盒等问题赫然在列,热斑是第一大失效模式。阿特斯酷组件直接针对这几大失效模式,做了重点改善,使得组件的可靠性相比常规组件有了长足进步。

  同时,许涛分享了阿特斯在研发半片组件过程中,遇到的一些技术难题和解决方案。许博表示,技术的设计是相对容易的,技术的实现其实非常坎坷。大家知道,半片需要高质量的自动化划片。同时组件内电池的数量也增加了。

  原来一条产线台焊接机,如果以同样的速度焊接,需要8台焊机。另外我们的双电路设计对于中间汇流条焊接也提出了很大的挑战。我们正式立项是在2016年07月左右,为了解决以上这些问题,花了整整9个月时间,在2017年04月正式量产。一量产发现,除了以上问题,还有很多新生的问题需要解决。当时我们成了一个攻坚小组,技术生产设备质量齐上阵。大家齐心协力,攻坚克难,最终实现了规模化量产。

  中间的过程非常艰辛,不过收获也很大。我们申请的与半片相关的专利,涵盖电池、材料、设备、工艺等,一共有100余项。虽然现在有厂商在跟随阿特斯走半片路线。相信我们的专利会给阿特斯带来保护和领先地位。

  王丰彦表示,使用阿特斯双核酷组件,相比常规组件,产品的安全性和可靠性更有保障,包括:1.抗热斑设计,避免了全片组件的热斑风险。2.更低的运行温度,从而延缓了组件的老化。3.更低的接线盒节温,减少接线.提高组件对电池失效的容忍度,降低电池失效的影响,如电池微隐裂等的影响。5.更小的热胀冷缩影响,延缓Rs的增加,从而减小组件的衰减。

  第二大好处,使用酷组件,客户可以获得更好的LCOE。这是因为:1.双核酷组件相比常规组件,使用同样数量的电池片,单片组件的功率提升了10瓦左右,单片组件功率的增加降低了电站系统的成本。2.酷组件相对常规组件而言,有更高的每瓦发电量,包括抗阴影遮挡,更低的运营温度,更小的温度系数等。在我们示范的电站上,电站初期我们获得了约7.4%的每瓦发电量增益。3.25年的年度衰减质保从0.7%减少到0.6%。反映到每年每瓦发电量要增加1.25%左右,当然,不同年份的增益也不一样,越往后,累积的效应越大。

  邢国强博士给出了他的观点,这两个技术都是最近几年才量产化的技术。阿特斯5GW的半片组件产能领先行业,同时我们海蒂曼HiDM叠瓦组件的产能也将进入GW级俱乐部。我们觉得这两个技术在降本增效方面都还有很大的空间,与PERC和其他电池技术的搭配,与薄片化的搭配,以及不同的应用场景都会影响双方的占比,但是在两三年内不会一花独放。

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