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武汉三工智能浅述半片组件的产业化历史回顾和发展的探讨

作者: 武汉三工智能装备制造有限公司 三工光电   时间:2019-11-06 阅读:27

    半片组件在2019年当期已经是市场都比较广泛的认可,并在同行企业获得大量的产线产品升级应用的一个主要产品。但半片组件在国内的真正产业化的开始,应该了解的不多。国内光伏行业产业化第一条产线400MW是来自张家港GCL,2016年上半年将整体半片组件面临的产业化的整备和工艺稳定性通过内部的完整测试。在这之前光伏组件厂很多企业也都进行了各种实验和验证,但真正产业化的装备和标准化制造工艺流程都没有到位。


     回顾这个期间的历史,笔者刚好是在负责管理整体组件研发团队,也指导推进半片组件的产业化项目任务,当时项目面临划片工艺的装备的挑战,也同样面临串焊机的挑战,也有对组件的设计和组件的工艺的确定。实际就是当前的半片组件在整体市场行业的标准化选择应用上也面临很多不足,比如电池片的大量划片后都没有通过二次分选过程,这个实际在组件端就实际存在电池片划片后效率潜在的不一致性风险,就存在组件的混档,最终表现就是组件在户外的工作温度的均匀性比较差,最高到最低温度差常常超过25度。这是我们团队留给行业的不足之处。这个划片直接使用不再分档已经在行业形成习惯,但在产品客户端长期的应用就是不得不面临的风险和困扰。


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    在前期开发激光划片装备的时候,我们企业内部招标选择了两家合作单位来联合开发,一家就是大族激光,一家就是沃特维。当时在组件开发过程,主要对划片的碎片率,良率,设备自身的稳定性进行严格要求。当时大族激光提供的是一个机器人带激光光纤的方式,沃特维采用振镜的设计。当时沃特维选择振镜主要是考虑设备还要兼顾我们的叠瓦开发划片需求。作为划片装备实际在划片的深度一致性,在划片热影响区的宽幅,划片灼烧宽幅等指标上并没有过于重点的要求,随着技术的提升,实际组件的功率提升进一步的细化,对激光划片机器的性能和要求就有要提升一个档次。比如采用振镜的激光器就面临划片的整体工作范围区域并非都完全一致性的热斑灼烧尺寸,微观上是因为光斑的焦点的微观差异所致,同样热影响区的大小也随着尺寸的变大而差异加大。随着电池片的尺寸从156mm拓展到166mm,未来还要到210mm。这个设计的短板就将严重影响到电池片的性能和功率输出,最终对组件的CTM就带来影响和损失。针对激光划片尤其激光器和划片工作的选择,这个就形成对行业的新的挑战。其中在异质结的电池片方面这个问题就更加严重,这也是异质结组件同行目前都在努力寻找更合适的激光器和划片方式的原因,也是不太愿意选择叠瓦工艺,尽量减少划片次数的原因。


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     另外作为半片组件当前市场广泛应用的设计方式,采用的是12小串的排列方式。原本的组件设计采用6串的工艺。因为划片工艺设计排列非对称挑战,设计上人为增加一倍的串。另外采用更多的都是中间引线和二极管的排列。这个导致组件工厂常规的工艺设备操作不可行,另外中间引出方式常规的手工操作也带来很大的操作困难。这也间接成就了汇流条焊接设备的开发和装备行业的快速发展。尽管半片组件的功率得到了2%-2.3%的提升,但半片组件的尺寸很版型也同样增加很多,在组件转换效率方面没有看到明显的改善,在组件的工艺制程包括返修操作上都增加难度。尽管这个设计不是我们当时主推的方案。但市场最终选择是这种模式。是否有更加合适更加好的设计方案,可以提升组件的功率,还能继续降低成本,和保持非常好的组件转换效率,也能够很好的满足组件制造的方便简易操作?


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    上述方式的半片组件开发至今大批量应用,但实际面临的这些困扰和挑战还是一直存在。我们也一直在思考和寻找更好的解决方案。我们的最新产品板块互联设计,结合我们合作伙伴开发的最新装备,整体的制造产业化通过超级板块互联焊机成套系统和最新的划片机来实现。就可以很好的解决前面提到的3个主要困扰问题。不再担心不分档带来的温度热斑风险,也可以解决划片机的热性能和功率影响,也解决制造的挑战。


     苏州携创新能源科技有限公司作为专注于组件产品设计研发的企业,我们的设计思路始终站在终端客户,一切都为客户最终的利益最大化服务。我们提出的板块互联高密度高效组件设计,设计上保障考虑组件长期可靠性最优化,保障功率的提升不影响组件的实际发电量。我们的板块互联在半片组件上,采用1/2划片,采用2片并联形成板块互联,组件采用立式排版,合计3个板块形成串联设计。旁路二极管的保护电路有两根虚拟性来形成电路。装备具有超高的速度和生产能力,速度可以到达UPH12000小片。装备直接输出组件级别,装备自带汇流条焊接功能。我们的板块互联组件设计继续采用主栅线连续面焊接设计,不采用线焊接或者点焊接方式;焊带也可以不采用任何带有定向反射的功能,也可以不采用辅助高反射材料的设计;推荐采用综合性能最优的双玻加携创专利超薄边框结构。板块互联半片组件的设计具有功率达到常规半片的同样功率和CTM,但组件的转换效率远远高于常规的半片设计,也高于MBB+半片组件的转换效率。我们方案真正的优势是常规组件产线升级非常容易,升级的费用低于MBB+半片的一半,装备制造速度效率是市场MBB+半片的3倍多,前道人员需求对比市场的MBB+半片只有MBB+半片人力的40%,产品的制造成本整体下降超过0.1+元/W,超越市场任何一种半片工艺方式。在性能方面,板块互联的组件设计能够实实在在的提供真实的组件功率给客户端,保障客户端的发电量足够充溢和收益。


      我们和我们的合作伙伴武汉三工进行了很多测试和验证,也在第三方进行了规模化产业化的推进。基于板块互联产品设计,可以覆盖不同的组件设计,不同的电池片,为终端客户提供不同的选择;武汉三工推出了“超级板块焊”智能制造装备系统,基于板块互联产品设计,实现真正意义的智能化规模化生产。希望在当前市面上众多新技术产品中提供一款系列产品,能够让客户放心,客户能够获得实实在在的长期保障和高发电量收益。


 

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