組件工藝

由于單片太陽電池輸出電壓較低，加之未封裝的電池由于環(huán)境的影響電極容易脫落，因此必須將一定數(shù)量的單片電池采用串、并聯(lián)的方式密封成太陽電池組件，以避免電池電極和互連線受到腐蝕，另外封裝也避免了電池碎裂，方便了戶外安裝，封裝質(zhì)量的好壞決定了太陽電池組件的使用壽命及可靠性。

一個太陽能電池組件看起來是這樣：

（資料來源于網(wǎng)絡(luò)）

太陽電池組件要求：

①有一定的標(biāo)稱工作電流輸出功率。

②工作壽命長，要求組件能正常工作20~30年，因此要求組件所使用的材料，零部件及結(jié)構(gòu)，在使用壽命上互相一致，避免因一處損壞而使整個組件失效。

③有足夠的機械強度,能經(jīng)受在運輸、安裝和使用過程中發(fā)生的沖突，振動及其他應(yīng)力。

④組合引起的電性能損失小，組合成本低。

1、太陽電池常規(guī)組件的結(jié)構(gòu)形式

太陽電池常規(guī)組件的結(jié)構(gòu)形式有下列幾種，玻璃殼體式結(jié)構(gòu)、底盒式組件、平板式組件、無蓋板的全膠密封組件。

（資料來源于網(wǎng)絡(luò)：百科）

2、光伏組件的結(jié)構(gòu)和工藝

光伏組件的主要結(jié)構(gòu)包括：太陽能電池片、EVA膠膜、光伏玻璃、鋁邊框、背板及接線盒。

（資料來源于網(wǎng)絡(luò)）

電池片和光伏玻璃這里不在贅述。

EVA膠膜：用于晶體硅太陽電池囊封的材料是EVA，它是乙烯與醋酸乙烯脂的共聚物，EVA是一種熱固性的熱熔膠，常溫下無黏性，以便操作，經(jīng)過一定條件熱壓便發(fā)生熔融粘接與交聯(lián)固化，變的完全透明。在與玻璃粘合后，能提高玻璃的透光率， 因此對組件的輸出有增益作用；長期的實踐證明：和其他材料相比，EVA在太陽電池封裝與戶外使用中均獲得了相當(dāng)滿意的效果。

背板：對電池片起保護和支撐作用，具有可靠的絕緣性、阻水性、 耐老化性，太陽能背板具有三層結(jié)構(gòu)（ PVDF/PET/PVDF ），外層保護層 PVDF 具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力，中間層為 PET 聚脂薄膜具有良好的絕緣性能，內(nèi)層 PVDF 和 EVA 具有良好的粘接性能；

鋁邊框：鋁合金邊框的主要作用是保護玻璃，便于安裝和運輸，增加了晶體硅太陽電池組件的密封性和整體的機械強度。太陽電池組件要保證長達25年的使用壽命，鋁合金表面必須經(jīng)過處理，也即陽極氧化，表面氧化層厚度須大于20μm，用于太陽電池組件的邊框應(yīng)無變型，表面無劃傷。

接線盒：晶體桂太陽電池組件的正，負(fù)極從背板引出后需要一個專門的電氣連接盒來實現(xiàn)與外電路的連接。為了保證25年的使用壽命，接線盒應(yīng)由工程塑料注塑制成，并加有防老化和抗紫外線輻射劑，能確保組件在室外長期使用不出現(xiàn)老化破裂現(xiàn)象。

組件工藝流程：

（來源：天合光能招股說明書）

簡單總結(jié)下步驟：

焊接和串接：焊接?xùn)啪€、串聯(lián)電池

疊層：將組件串、玻璃、切割好的電池封裝膠膜（ EVA）、玻璃纖維以及聚氟乙烯復(fù)合膜（ TPT 背板） 按照一定的層次敷設(shè)好

層壓：入層壓機內(nèi)，將組件內(nèi)的空氣抽出以營造真空環(huán)境，再通過加熱的方式使 EVA 熔化，以此將電池、玻璃和背板粘接在一起，最后冷卻并取出。

裝框：為玻璃組件安裝鋁框以增加組件強度，延長使用壽命。

安裝接線盒

清洗測試

3、光伏組件性能優(yōu)化

組件環(huán)節(jié)主要是通過提高輸出效率來降低成本，其中包括三個方向：

光學(xué)優(yōu)化（如使用透光性更高的鍍膜玻璃、反射性更強的背板）

電學(xué)優(yōu)化（如使用多主柵、半片及疊瓦技術(shù)）

結(jié)構(gòu)優(yōu)化（如采用無框及雙面玻璃等結(jié)構(gòu)）

其中，電學(xué)優(yōu)化是組件環(huán)節(jié)降本的主要方向，包括半片、多主柵、疊瓦等方式。

3.1雙面組件

顧名思義，就是一塊電池兩面都可以發(fā)電。這需要用到雙面電池技術(shù)。

2020 年，隨著下游應(yīng)用端對于雙面組件發(fā)電增益的認(rèn)可，以及受到美國豁免雙面組件 201

關(guān)稅影響，雙面組件市場占比較 2019 年上漲 15.7 個百分點至 29.7%，如果沒有玻璃價格上漲影響，其市場占比增幅或?qū)⒏蟆?/p>

2021 年，玻璃供應(yīng)緊張的局面將逐步緩解，雙面發(fā)電組件的應(yīng)用規(guī)模將進一步擴大，預(yù)計到 2023 年，單雙面組件市場占比相當(dāng)。

（資料來源：CPIA）

3.2半片組件

半片電池技術(shù)是使用激光切割法沿著垂直于電池主柵線的方向?qū)?biāo)準(zhǔn)規(guī)格的電池片(如156mmx156mm)切成尺寸相同的兩個半片電池片(如尺寸156x78mm)。

由于電池片的電流和電池片面積有關(guān)，如此就可把通過主柵線的電流降低到整片的1/2，當(dāng)半片電池串聯(lián)以后，正負(fù)回路上電阻不變，這樣功率損耗就降低為原來的1/4(Ploss=1/4*I2R)，從而最終降低了組件的功率損失，提高了封裝效率和填充因子。

半片技術(shù)前端增加了切割電池片的步驟，同時需要對串焊及層壓過程進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，與傳統(tǒng)產(chǎn)線設(shè)備兼容性高，主要增加了激光切割設(shè)備，新增投資少。

（資料來源：上海顧高能源）

3.3疊瓦組件

疊瓦組件利用激光切片技術(shù)將整片電池切割成數(shù)個電池小條，并用導(dǎo)電膠將電池小條疊層柔性聯(lián)結(jié)，優(yōu)化了組件結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了電池片零片間距，充分利用了組件有限面積，相同版型可較其他類型組件多放置5%的電池片，有效提高組件受光面積。

由于疊瓦工藝采用導(dǎo)電膠實現(xiàn)電池片疊層互聯(lián)，不需要像傳統(tǒng)組件通過焊帶金屬與硅基接觸實現(xiàn)電路串聯(lián)，線損減少，有效降低熱損耗。

此外，電池片通過導(dǎo)電膠柔性連接，應(yīng)力分布均為，不僅可以適應(yīng)更薄的硅片有效降本，并且隱裂風(fēng)險更低，而小片電池更可將隱裂影響限制在更小的區(qū)域，即使出現(xiàn)隱裂功率損失也會更少。

在電路設(shè)計上，疊瓦組件實現(xiàn)全并聯(lián)電路，具有較其他類型組件更好的抗陰影、抗衰減、抗熱斑性能。目前疊瓦技術(shù)快速發(fā)展，成本優(yōu)化下已接近常規(guī)組件。

疊瓦組件生產(chǎn)流程：

（資料來源：摩爾光伏）

（資料來源：光伏前沿）

疊瓦組件與傳統(tǒng)組件對比：

（資料來源：光伏前沿）

3.4 全片、半片和疊瓦組件市場占比

2020年，半片組件市場占比反超全片組件，占據(jù)了主要市場份額，市場占比達到 71%，同

比增加 50.1 個百分點。由于半片或更小片電池片的組件封裝方式可提升組件功率，預(yù)計未來其所占市場份額會持續(xù)增大。

4 組件廠商

根據(jù)PV InfoLink供需數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計，隆基以超過20GW的組件出貨量占據(jù)第一寶座。

連續(xù)多年出貨冠軍的晶科能源退居第二，一路穩(wěn)健布局持續(xù)成長的晶澳科技位居第三。

后續(xù)依序是天合光能、阿特斯、韓華Q-Cells、東方日升、正泰、First Solar、尚德。

（資料來源：PVinfolink、新材料行研筆記）

表中TOP 10廠家總計約114.1GW的組件出貨量，占據(jù)了2020年 140GW總需求的81.5%。其中，前五名廠家的出貨成長尤其明顯，相比2019年都有超過3成的年成長率，也顯示大者恒大、汰弱留強的產(chǎn)業(yè)趨勢依然持續(xù)。

5 組件設(shè)備

組件設(shè)備與組件制備的各個工藝流程相對應(yīng)，主要設(shè)備包括激光劃片機、串焊機、自動疊層設(shè)備、層壓機以及自動流水線。

具體環(huán)節(jié)看，焊接環(huán)節(jié)需要的設(shè)備有激光劃片機、匯流條焊接機、電池片串焊機；

層疊環(huán)節(jié)需要的設(shè)備為擺模板機；

層壓環(huán)節(jié)需要層壓機；

EL測試環(huán)節(jié)需要EL測試儀；

裝框環(huán)節(jié)需要的設(shè)備為自動擺框裝框機；

裝接線盒環(huán)節(jié)需要接線盒焊接機；

清洗環(huán)節(jié)需要的設(shè)備為組件翻轉(zhuǎn)單元；

IV 測試環(huán)節(jié)用到的設(shè)備為 IV 曲線測試儀；

成品檢 驗環(huán)節(jié)需要的設(shè)備為翻轉(zhuǎn)檢查單元；

包裝環(huán)節(jié)需要包裝產(chǎn)線。

除上述單一設(shè)備外，設(shè)備廠商還可提供組件自動化裝備產(chǎn)線，涵蓋各個環(huán)節(jié)。在單GW組件產(chǎn)線的設(shè)備投資中，串焊機和層壓機的價值量較高，投資占比約為33%和13%。

目前國內(nèi)組件生產(chǎn)設(shè)備基本已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。

激光切割設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)成熟，帝爾激光和大族激光憑借其在電池片環(huán)節(jié)激光設(shè)備的研發(fā)能力和生產(chǎn)能力，較早進入這一市場；先導(dǎo)智能、沃特維、光遠(yuǎn)股份等企業(yè)也掌握了激光切割機的生產(chǎn)技術(shù)。

先導(dǎo)智能開發(fā)的疊瓦一體焊接機集整片上料、激光劃片、絲網(wǎng)印刷、疊片焊接于一體，設(shè)備產(chǎn)能可達 3000 片/小時。

目前，串焊機主要廠商包括先導(dǎo)智能、金辰股份、奧特維等；

排版機的主要供應(yīng)商包括寧夏小牛、三工智能和奧特維；

層壓機主要供應(yīng)商包括金辰股份、蘇州晟成和博碩光電，分選機的廠商主要以奧特維、天準(zhǔn)科技為代表。

輔料和其他相關(guān)環(huán)節(jié)以后分析具體公司再談。

參考資料：

1 公開資料

2 國家標(biāo)準(zhǔn)

3 天合光能招股說明書、和相關(guān)公司年報

4 新材料行研筆記

5 中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖（2020年版）

錯別字那些還沒來得及修改，先發(fā)。

文末劃重點。

鄭重說明：公司分析和估值分析是我個人觀點，不作為投資依據(jù)。各位需要自行斟酌?。?/p>

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