晶體硅太陽能組件技術(shù)含量淺析[1]

1、晶體硅太陽能組件技術(shù)含量淺析 引言 “組件沒什么技術(shù)含量！” 這應(yīng)該是我們對于組件技術(shù)聽到最多的評論。正如大家所說，組件技術(shù)與電池、硅片、硅料技術(shù)相比，涉足沒那么深；與太陽能系統(tǒng)技術(shù)相比，涉足沒那么廣。那么組件技術(shù)含量究竟如何？是不是真的買幾臺層壓機，雇幾個工人就能生產(chǎn)組件了？ 組件的定義 簡單的說組件就是直接把光能轉(zhuǎn)化成電能，可在戶外（陽光下）長時間工作，最小不可分割的發(fā)電產(chǎn)品。組件生產(chǎn)處于晶體硅太陽能產(chǎn)業(yè)鏈的下游（硅料硅片電池組件系統(tǒng)運用），屬高新技術(shù)之列。但我國高新技術(shù)企業(yè)管理辦法有明確的規(guī)定，簡單的組件封裝不屬于高新技術(shù)企業(yè)范疇。這就是說我們可以這樣理解：國家已對組件技術(shù)有了相對的界定

2、，簡單的組件封裝技術(shù)不屬于高新技術(shù)。 組件生產(chǎn)的基本工藝就是以電池片為主要材料，配以相應(yīng)的主輔材料（包括玻璃、焊帶、接線盒、EVA、背板、硅膠/膠帶、鋁型材等）；經(jīng)備料焊接（手工/自動）敷設(shè)疊層層壓修邊組框固化清洗測試標(biāo)定包裝各主要工序封裝而成，其中焊接和層壓為關(guān)鍵工序。結(jié)合近年來設(shè)備、材料和相關(guān)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，在組件生產(chǎn)各主要工序間新增不少在線檢驗工序，如在線電池分選、層壓前后EL測試（代替原有的中測工序）、在線耐壓等?？偟膩碚f我國太陽能組件生產(chǎn)，正處于手工作業(yè)到半自動/自動作業(yè)的過渡時期。 國內(nèi)領(lǐng)先的全自動組件生產(chǎn)工藝3、組件技術(shù)工作的定義 組件技術(shù)，在企業(yè)中已并非單純學(xué)術(shù)性的技術(shù)范疇，大

3、體可以分為組件生產(chǎn)工藝技術(shù)和組件研發(fā)兩各部分。在此想說明下，很多企業(yè)往往把組件生產(chǎn)工藝技術(shù)的改善直接定義為了組件研發(fā)，這實際上是對技術(shù)研發(fā)的錯誤理解。 組件技術(shù)工作若要深究在一般企業(yè)中的具體內(nèi)容，主要可分為以下幾個部分： a、產(chǎn)品設(shè)計開發(fā) 就大多數(shù)企業(yè)來說，此項技術(shù)工作內(nèi)容大都還停留在互相“借鑒”的層面。不過可以肯定的是，“借鑒”往來多了以后，對行業(yè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化起到了很大的推動作用。要做好組件產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)，需要對系統(tǒng)運用要求、原輔材料性能、設(shè)備發(fā)展?fàn)顟B(tài)、生產(chǎn)工藝技術(shù)以及公司發(fā)展方向有相當(dāng)?shù)恼J識和理解。 常規(guī)的組件產(chǎn)品有， 單晶（125）36片、48片、60片、72片和96片組件 多晶（156

4、）48片、60片、72片組件 單晶（156）48片、60片、72片組件 劃片小組件 BIPV組件等 b、組件相關(guān)技術(shù)文件的編制和管理 這是在工藝設(shè)計、結(jié)合生產(chǎn)實際的基礎(chǔ)上完成的，需要長時間的改善和積淀。做得好的企業(yè)差不多能達到標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程度，對于企業(yè)的管理和發(fā)展起到了基石的作用。打個比方，企業(yè)好比一個國家，技術(shù)文件的編制就如同法律的制定，然后由生產(chǎn)執(zhí)行（公民）、品管監(jiān)督（警察）。在這個方面來說，其他成熟行業(yè)已有很多管理體系和方法可以借鑒。對于企業(yè)定位較高者，建議可參考TS 16949關(guān)于APQP的內(nèi)容。 c、原輔材料技術(shù) 組件生產(chǎn)用到的主要材料有七八種，加上輔材，一共不下20種。這就要求組件技

5、術(shù)人具備相當(dāng)?shù)牟牧霞夹g(shù)功底。因暫時沒有相對完整的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，組件原材料技術(shù)相關(guān)工作主要包括材料選型、材料標(biāo)準(zhǔn)的制定、原輔材料檢驗試驗和原輔材料日常質(zhì)量問題分析處理。 d、生產(chǎn)現(xiàn)場工藝 組件生產(chǎn)現(xiàn)場工藝主要是生產(chǎn)工藝紀律的檢查，生產(chǎn)現(xiàn)場突發(fā)工藝事件的處理，以及工藝工裝的改進?，F(xiàn)場工藝可借鑒美國和日本的成功管理經(jīng)驗，結(jié)合IE理念，在已有的技術(shù)基礎(chǔ)上不斷提高此部分的技術(shù)工作成果。 e、銷售技術(shù)支持 針對客戶的要求，結(jié)合自己企業(yè)實際情況，設(shè)計實際可行的整套技術(shù)解決方案。在這個部分理念是各行業(yè)相通，但須結(jié)合本行業(yè)的特點。這部分工作需要具備相當(dāng)?shù)募夹g(shù)功底的同時，需要對生產(chǎn)實際運作和品質(zhì)控制充分熟悉。 f、技

6、術(shù)研發(fā) 技術(shù)研發(fā)首先就得有相應(yīng)的軟硬件基礎(chǔ)，對于組件來說，至少需要有一個相對完整的組件實驗室（一般來說是基于國際標(biāo)準(zhǔn)IEC - 61215），有一個具備相當(dāng)組件技術(shù)功底的技術(shù)團隊。 太陽能組件的研發(fā)主要的方向是：已有產(chǎn)品性能的提升，新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計，新材料的開發(fā)運用、新設(shè)備新工藝技術(shù)的運用、技術(shù)難點的攻關(guān)。 以大家比較關(guān)注的組件輸出功率為例，如何通過材料性能改良或更替，結(jié)合工藝改善，大幅降低組件NOCT，以提高組件實際運用中的功率輸出（相關(guān)詳細內(nèi)容參見GB/T 9535、組件溫度系數(shù)以及CEC認證中提到的PTC的定義）。 對于企業(yè)發(fā)說，研發(fā)活動需要為企業(yè)構(gòu)建一個強有力的核心技術(shù)體系，并不斷提高

7、產(chǎn)品的性價比，以提升企業(yè)的核心競爭力和收益。 d、產(chǎn)品認證技術(shù)支持 TUV、UL、NRE、CEC、MCS、JET、CGC等等相關(guān)認證組件技術(shù)支持。產(chǎn)品認證的宗旨是對一個企業(yè)長期批量產(chǎn)品生產(chǎn)能力以及其產(chǎn)品的質(zhì)量保證能力的鑒定，而非幾塊特制樣件的認可。所以說如何真正做到產(chǎn)品符合認證要求，這對組件生產(chǎn)企業(yè)實屬相當(dāng)大的一個挑戰(zhàn)。 各種組件認證組件技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀 組件的特點： 光伏組件作為光伏發(fā)電最核心的產(chǎn)品，發(fā)展至今，在具備光伏行業(yè)特點的背景下，也同時具備眾多獨有的特點： 組件承擔(dān)著25以上年的質(zhì)量保證。 組件擁有光伏行業(yè)最多的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和認證要求。 組件是電池、硅片、甚至硅料質(zhì)量及工藝的結(jié)合體，眾多問

8、題最終都可能從組件的實際運用中表現(xiàn)了出來。 組件是晶體硅太陽能產(chǎn)業(yè)鏈中材料最多最雜的生產(chǎn)段。 組件是晶體硅太陽能產(chǎn)業(yè)鏈中產(chǎn)品系列最多的生產(chǎn)段。 組件是晶體硅太陽能產(chǎn)業(yè)鏈中客戶要求最多、最雜的生產(chǎn)段。 組件是晶體硅太陽能產(chǎn)業(yè)鏈中出現(xiàn)質(zhì)量事故最多生產(chǎn)段。 組件是晶體硅太陽能行業(yè)擴產(chǎn)最快，規(guī)模最大的生產(chǎn)段。 組件是光伏行業(yè)，企業(yè)最多、企業(yè)實力懸殊最大的生產(chǎn)段。 正是晶體硅太陽能電池組件擁有有了這些特點，所以組件的可靠性、成本和回收問題已成為業(yè)界廣為關(guān)注的焦點。 光伏行業(yè)正處于快速發(fā)展時期，國內(nèi)組件生產(chǎn)企業(yè)的隊伍也是飛速的發(fā)展壯大。相比較而言，組件技術(shù)的發(fā)展卻要緩慢得多。現(xiàn)在組件生產(chǎn)的主工藝路線仍然與

9、十幾年沒有什么大的變化，只是設(shè)備和原輔材料方面有了相對明顯的突破。在電池效率不斷刷新、各種高效電池和薄膜電池不斷推陳出新的今天，組件為什么沒有突破性的發(fā)展？難道組件的生產(chǎn)工藝和技術(shù)水平已經(jīng)達到了相對成熟高度了？ 實際并非組件技術(shù)已足夠成熟了，只是組件生產(chǎn)工藝技術(shù)已基本滿足了批量工業(yè)化生產(chǎn)的要求。加之組件企業(yè)利潤低下，研發(fā)時效性低，導(dǎo)致大家對組件技術(shù)進步的重視力度較弱，實際投入的資源也相對較少。光伏組件技術(shù)發(fā)展至今年已基本穩(wěn)定，但離成熟還有相當(dāng)?shù)木嚯x。眼下我們就面對許多組件技術(shù)相關(guān)問題需要解決、突破： a、組件生產(chǎn)與系統(tǒng)運用相對脫節(jié)，如何保證生產(chǎn)的組件與系統(tǒng)運用要求保持一致，以盡可能減少資源浪費

10、。 b、如何保證組件25年以上的壽命，同時如何保證組件長期有效的輸出。并將相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)落實到組件生產(chǎn)的各個細微的環(huán)節(jié)上。 c、如何處理已經(jīng)投入使用的問題組件（據(jù)不完全統(tǒng)計，市面上約有30%左右的組件存在質(zhì)量隱患 ）。 d、如何盡可能的從組件設(shè)計階段就開始降低組件的生產(chǎn)制造成本，以推動光伏平價上網(wǎng)。 e、如何降低組件封裝過程中的功率損失，以不斷提高組件效率，減少光伏用地。 f、如何保證組件產(chǎn)品的一致性，以提高組件的批量使用的穩(wěn)定性，減少后續(xù)的維修、維護。 g、如何做好產(chǎn)業(yè)鏈紐帶作用，將系統(tǒng)運用和電池、硅片、硅料等工廠生產(chǎn)結(jié)合起來，以最大限度的利用各項資源，降低整產(chǎn)業(yè)鏈的能耗、減少污染。 h、如

11、何有機結(jié)合組件相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如材料、建筑、電子行業(yè)等，不斷拓展組件的運用領(lǐng)域，如BIPV、BAPV、電動汽車、光伏地板磚等。以不推進光伏多元化發(fā)展。 i、如何結(jié)合最前沿的科技成果，不斷提高組件的技術(shù)水平，如SolarMagic芯片的推出。 j、如何將組件做到無鉛化，真正做到清潔能源。k、如何解決組件回收問題等。5、總結(jié) 總的來說，造成人們普遍認為組件沒有技術(shù)含量的原因主要如下： 1、人們對組件性能認識淺，尤其是組件客戶的認識，到現(xiàn)在為止很多還停留在對功率、外觀、產(chǎn)品認證證書和價格的要求。 2、產(chǎn)品認證監(jiān)督機制不健全，各種組件產(chǎn)品認證咨詢機構(gòu)，認證樣品特制行為，各種產(chǎn)品OEM，甚至偽冒知名企業(yè)

12、等等，這就把組件生產(chǎn)的門檻降到了幾乎為0的程度。 3、行業(yè)專業(yè)人才的嚴重缺乏，出現(xiàn)前段時間系統(tǒng)評審專家團不懂什么是峰瓦，類似情況還真不在少數(shù)，這就對組件專業(yè)技術(shù)的推廣帶來了很大難度。 4、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，不健全。 5、行業(yè)“發(fā)展“太快，實際上從某種角度說是擴張得太快，留給行業(yè)培養(yǎng)人才的時間太少，同時也就出現(xiàn)了跳巢風(fēng)，只要做過兩年技術(shù)的所謂技術(shù)工程師一夜間就成為了某個企業(yè)的技術(shù)主管。這也就嚴重影響了行業(yè)技術(shù)人員的整體水平和價值取向，真正潛心技術(shù)的人員已所剩無幾。 6、組件系統(tǒng)運用技術(shù)相對的不成熟，造成了組件性能需求的簡單化和不專業(yè)化。需求是導(dǎo)向，這也就降低了組件技術(shù)的要求。 7、組件建設(shè)期短，

13、投入相對較少，效益低，各企業(yè)的重視力度也就自然不如產(chǎn)業(yè)鏈中的其他段，尤其是在技術(shù)投入這一塊。 作者：蔣賢明（文/巨力新能源股份有限公司）工藝簡介：在這里只簡單的介紹一下工藝的作用，給大家一個感性的認識.1 K5 1 M, T% Y2 5 |% w5 o; u1、 電池測試：由于電池片制作條件的隨機性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進行分類；電池測試即通過測試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進行分類。以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。! h* " e* x! p: M2、 正面焊接：是將匯流帶焊接到電池正

14、面（負極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，我們使用的焊接機可以將焊帶以多點的形式點焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個紅外燈（利用紅外線的熱效應(yīng)）。焊帶的長度約為電池邊長的2倍。多出的焊帶在背面焊接時與后面的電池片的背面電極相連% 5 l2 Z" t, A1 E5 ( d. K( V3、 背面串接：背面焊接是將36片電池串接在一起形成一個組件串，我們目前采用的工藝是手動的，電池的定位主要靠一個膜具板，上面有36個放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對應(yīng)，槽的位置已經(jīng)設(shè)計好，不同規(guī)格的組件使用不同的模板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極（負極）焊接到“后面電池”的背面電

15、極（正極）上，這樣依次將36片串接在一起并在組件串的正負極焊接出引線。2 b9 A+ N7 A4 ; p4、 層壓敷設(shè)：背面串接好且經(jīng)過檢驗合格后，將組件串、玻璃和切割好的EVA 、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設(shè)好，準(zhǔn)備層壓。玻璃事先涂一層試劑（primer）以增加玻璃和EVA的粘接強度。敷設(shè)時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調(diào)整好電池間的距離，為層壓打好基礎(chǔ)。（敷設(shè)層次：由下向上：鋼化玻璃、EVA、電池片、EVA、玻璃纖維、背板）。* t4 H' n# b% W+ S5、 組件層壓：將敷設(shè)好的電池放入層壓機內(nèi)，通過抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘

16、接在一起；最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步，層壓溫度層壓時間根據(jù)EVA的性質(zhì)決定。我們使用快速固化EVA時，層壓循環(huán)時間約為25分鐘。固化溫度為150。. Q6 k: r. J+ v4 d4 e4 w( d: 6、 修邊：層壓時EVA熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊，所以層壓完畢應(yīng)將其切除。9 r$ r' z6 n3 k) x2 I7、 裝框：類似與給玻璃裝一個鏡框；給玻璃組件裝鋁框，增加組件的強度，進一步的密封電池組件，延長電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。- B" z1 q$ j  G7 x8、 焊接接線盒：在組件背面引線處焊接一個盒子，以利于電池與其他設(shè)備或電池間的連接。$ f" q& R! O/ b, y+ 9、 高壓測試：高壓測試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓，測試組件的耐壓性和絕緣強度，以保證組件在惡劣的自然條件（雷擊等）下不被損壞。8 q% * T( q5 s& 0 d/ M4 V9 a- y) p10、 組件測試：測試的目的是對電池的輸出功率進行標(biāo)定，測試其輸出特性，確定組件的質(zhì)量等級。目前主