本刊記者 ■ 李鵬

截至本文發(fā)稿，經(jīng)過(guò)多輪討論及征求意見(jiàn)，2019我國(guó)光伏新政尚待字閨中，光伏業(yè)界仍在翹首以待。雖然當(dāng)前最終版新政的實(shí)施細(xì)則不詳，但總體改革思路已然明朗；從此之后我國(guó)光伏將不再預(yù)設(shè)指標(biāo)，而是以市場(chǎng)競(jìng)價(jià)的方式配置市場(chǎng)資源，鼓勵(lì)無(wú)補(bǔ)貼光伏項(xiàng)目建設(shè)，分類(lèi)實(shí)施，量入為出，實(shí)施持續(xù)補(bǔ)貼退坡機(jī)制。如何面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)價(jià)短兵相接的新競(jìng)爭(zhēng)局面，是當(dāng)下光伏人需要深刻思考的大問(wèn)題。

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)由高速發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展的大背景下，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)必然會(huì)順應(yīng)這樣的趨勢(shì)。高質(zhì)量發(fā)展靠什么？光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展初級(jí)階段那種單純靠規(guī)模、靠模仿、靠關(guān)系、靠偷工減料，搞“惡性價(jià)格戰(zhàn)”的模式將喪失生存空間；國(guó)家鼓勵(lì)以技術(shù)進(jìn)步為背書(shū)的 “良性價(jià)格戰(zhàn)”，以技術(shù)推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)降本增效，才是光伏產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的根本之道。事實(shí)證明，近幾年我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新日新月異，成為光伏制造與發(fā)電成本快速下降的最重要?jiǎng)恿υ础?/p>

光伏增效降本有很多技術(shù)路徑，其是與高效電池成本不斷下降相適應(yīng)的。封裝成本降低亦是突破成本瓶頸的一種方式，其中疊瓦作為一種高功率光伏組件封裝技術(shù)，隨著其先進(jìn)的技術(shù)方案不斷迭代，近年來(lái)越來(lái)越受到產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)的高度關(guān)注，且目前已深受客戶青睞，疊瓦技術(shù)迎來(lái)了最好的發(fā)展時(shí)機(jī)。

疊瓦技術(shù)與其他高效太陽(yáng)電池的兼容性如何？裝備技術(shù)能否如虎添翼?會(huì)帶來(lái)哪些新型材料的需求？疊瓦的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性空間到底有多大？與常規(guī)組件相比，疊瓦組件的穩(wěn)定性如何？帶著這一系列疑問(wèn)，筆者參加了由中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)光伏專業(yè)委員會(huì)于3月15日在蘇州主辦的第18期“光伏微講堂”—— 疊瓦技術(shù)趨勢(shì)及發(fā)展論壇。此次會(huì)議由蘇州沃特維自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司(下文簡(jiǎn)稱“沃特維”)獨(dú)家承辦，該公司董事長(zhǎng)趙丹成為第18期講堂堂主，他與中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)光伏專委會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)呂芳共同主持了講堂的開(kāi)場(chǎng)儀式。呂芳表示：“在2019年市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)配置加強(qiáng)，國(guó)際貿(mào)易壁壘和專利紛爭(zhēng)四起的情況下，中國(guó)光伏同仁更需銘記，只有‘是行業(yè)的’才‘是企業(yè)的’，只有‘是大家的’才‘是自己的’。我們需要比任何時(shí)候都自強(qiáng)內(nèi)功，榮辱共擔(dān)”。

中山大學(xué)太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)沈輝教授、呂芳秘書(shū)長(zhǎng)和東方日升副總裁黃強(qiáng)博士分別主持了上、下午的會(huì)議和沙龍討論。來(lái)自國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)、主要制造商、設(shè)備和材料供應(yīng)商、電站業(yè)主、第三方測(cè)試認(rèn)證與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)證等的行業(yè)精英近400人齊聚早春的姑蘇，論道關(guān)于疊瓦技術(shù)的工藝、性能、裝備、材料、成本等熱點(diǎn)話題。

疊瓦技術(shù)之前生

來(lái)自中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所的研究員廖顯伯作了開(kāi)場(chǎng)報(bào)告，他第一次公開(kāi)講述了我國(guó)光伏疊瓦技術(shù)的發(fā)明與應(yīng)用歷史，呂芳秘書(shū)長(zhǎng)還現(xiàn)場(chǎng)展示了廖老師帶來(lái)的當(dāng)年研制的疊瓦光伏組件，引起了與會(huì)代表的極大興趣。

呂芳展示廖顯伯最初研制的疊瓦組件

1968年初，代號(hào)為“651”的任務(wù)正式下達(dá)到中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體所，任務(wù)是為“東1-A”衛(wèi)星研制光伏組件，所研制成的光伏組件實(shí)際是應(yīng)用在1971年發(fā)射的“實(shí)踐一號(hào)”衛(wèi)星上。此光伏組件采用自行設(shè)計(jì)的“搓板型”結(jié)構(gòu)，這是我國(guó)最早光伏疊瓦組件的雛形。

1971年3月3日，我國(guó)發(fā)射了第二顆地球人造衛(wèi)星，這是中國(guó)實(shí)踐科學(xué)探測(cè)與技術(shù)試驗(yàn)系列衛(wèi)星中的第一顆，稱為“實(shí)踐一號(hào)” ?！皩?shí)踐一號(hào)”衛(wèi)星采用硅太陽(yáng)電池供電，在太空中正常運(yùn)行了8年多，于1979年6月17日隕落。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原定的1年的設(shè)計(jì)壽命，為我國(guó)設(shè)計(jì)和制造長(zhǎng)壽命衛(wèi)星提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

“實(shí)踐一號(hào)”衛(wèi)星星體是直徑為1 m的近球形72面體，上、下半球梯形平面上各安裝了14塊硅光伏組件，共計(jì)28塊光伏組件，1680片硅n+/p太陽(yáng)電池(10 mm×20 mm)?！皩?shí)踐一號(hào)”衛(wèi)星依靠這28塊硅光伏組件與鎘鎳電池組成的供電系統(tǒng)進(jìn)行供電。

由于當(dāng)時(shí)研究任務(wù)特殊的緣故，此光伏技術(shù)未申請(qǐng)任何專利，而是作為機(jī)密文件被保存起來(lái)；該項(xiàng)科技成果最早公開(kāi)的文字記錄是在1977年的科技成果登記表中，直至后來(lái)解密才得以公開(kāi)。

疊瓦技術(shù)之今世

在接下來(lái)的環(huán)節(jié)中，行業(yè)政策研究專家、光伏疊瓦組件裝備制造商、光伏組件制造企業(yè)、組件材料生產(chǎn)商，逆變器企業(yè)、高等院校及檢測(cè)機(jī)構(gòu)的代表分別分享了各自所研究的關(guān)于政策、技術(shù)和產(chǎn)品的成果，干貨滿滿。

國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所研究員時(shí)璟麗指出：2018年下半年以來(lái)，國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)品價(jià)格和光伏發(fā)電成本下降顯著，組件價(jià)格從年初的2.7元/W降低到2元/W左右，EPC價(jià)格從5.5元/W降低到4元/W左右；目前具備達(dá)到完全不依賴補(bǔ)貼條件的全額上網(wǎng)的光伏發(fā)電項(xiàng)目的條件，但地域、數(shù)量有限。分布式光伏方面，非民用電價(jià)的、有一定自發(fā)自用比例的項(xiàng)目已經(jīng)具備‘去補(bǔ)貼’的條件。因此，光伏發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)或競(jìng)爭(zhēng)配置大幅降低補(bǔ)貼具有一定可能性，但明確的、良好的政策環(huán)境是關(guān)鍵，持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)是根本和基礎(chǔ)。據(jù)此，筆者以為，光伏疊瓦技術(shù)生逢其時(shí)，大有可為。

當(dāng)前，疊瓦技術(shù)已經(jīng)成為一種增加光伏組件功率密度的主流高效組件封裝技術(shù)。疊瓦技術(shù)采用無(wú)主柵設(shè)計(jì)，電池交疊互聯(lián)，無(wú)焊帶，其優(yōu)點(diǎn)是可通過(guò)交疊電池小片，實(shí)現(xiàn)電池片無(wú)間距，從而有效擴(kuò)大了光伏組件的受光面積；同時(shí)，其具有電阻損耗小、銀漿用料少等特點(diǎn)，使光伏組件低成本、高功率的優(yōu)勢(shì)得以實(shí)現(xiàn)。采用疊瓦技術(shù)的組件工藝在很大程度上改變了傳統(tǒng)的組件焊接技術(shù)，進(jìn)而帶來(lái)光伏組件產(chǎn)線的一系列變革性創(chuàng)新和升級(jí)改造。

光伏組件產(chǎn)線的變革性創(chuàng)新首當(dāng)其沖的是生產(chǎn)設(shè)備。作為擁有疊瓦工藝及設(shè)備發(fā)明專利的企業(yè)，沃特維總經(jīng)理魯乾坤針對(duì)疊瓦工藝、設(shè)備與組件性能之間的關(guān)系進(jìn)行了講解。他介紹道，傳統(tǒng)組件由焊帶銜接導(dǎo)電，疊瓦組件則是由導(dǎo)電膠銜接導(dǎo)電。后者在功率提升、可靠性提升、發(fā)電密度提升等方面均有明顯優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)相同電池工藝下，單位面積疊瓦組件的發(fā)電量最高。當(dāng)某一片電池光照被遮擋時(shí)所產(chǎn)生的理論電流為1.8 A ，由于疊瓦組件所形成的反向電流比傳統(tǒng)組件低，因此，電池發(fā)熱程度也相對(duì)較低，而且留存于電池內(nèi)的熱能可以通過(guò)前后銜接的電池有效導(dǎo)出，從而系統(tǒng)性地改善組件的長(zhǎng)期可靠性。

根據(jù)光伏組件廠商代表所作報(bào)告中的實(shí)證數(shù)據(jù)顯示，2019年，隨著疊瓦組件裝備技術(shù)的深度研發(fā)、成熟和推廣，再加上高效電池的產(chǎn)業(yè)化，將使得光伏疊瓦組件比常規(guī)組件增加有效發(fā)電面積2%以上，能封裝更多的電池片，相比60片型光伏組件增多到68片；用導(dǎo)電膠替代焊帶避免了焊帶遮擋面積達(dá)到4%，緊密疊加的電池片及導(dǎo)電效果更佳的導(dǎo)電膠可降低組件內(nèi)阻3%以上。這些優(yōu)勢(shì)使得疊瓦組件的功率比常規(guī)組件功率提升10%以上，功率突破350 W甚至更高。

疊瓦組件在可靠性方面表現(xiàn)更優(yōu)。由于柔性導(dǎo)電膠的形變彌補(bǔ)了電池片與焊帶等材料之間的熱膨脹系數(shù)的差異，故疊瓦組件具有比整片組件更優(yōu)異的高低溫循環(huán)性能，可以適應(yīng)各種溫差環(huán)境；疊瓦組件還具有更低的熱斑風(fēng)險(xiǎn)，熱斑溫度下降25～30 ℃；由于疊瓦組件電池片間電流為整片組件電流的1/5或1/6，且用導(dǎo)電膠代替了焊帶連接，降低了傳輸發(fā)熱，因此組件工作溫度將低于整片組件及半片組件，以更低的工作溫度帶來(lái)更佳的功率輸出。

在系統(tǒng)端，更高發(fā)電能力的疊瓦組件適宜橫向安裝，在早晚受陣列陰影遮擋時(shí)，其組件功率輸出顯著高于常規(guī)組件；相比半片組件而言，疊瓦組件不僅效率更高，弱光發(fā)電能力也更好；支持1500V系統(tǒng)，超高功率與效率可帶來(lái)BOS成本的節(jié)省，提高了系統(tǒng)效率。

除了裝備技術(shù)過(guò)硬外，還需要相關(guān)輔助材料與部件跟進(jìn)。目前，國(guó)內(nèi)外的導(dǎo)電膠和背板材料、逆變器方面的廠商紛紛發(fā)力，以期為疊瓦組件保障質(zhì)量、開(kāi)發(fā)市場(chǎng)做好背書(shū)。

中國(guó)科學(xué)院電工研究所太陽(yáng)能電池研發(fā)部主任王文靜研究員表示，疊瓦技術(shù)是增加組件功率密度的一種新型技術(shù)。但通過(guò)成本計(jì)算比較后發(fā)現(xiàn)，雖然疊瓦組件在功率上有所增益，但是在電池用量上有所損失，只有疊瓦組件較半片組件有較大的增益(20 W)時(shí)才能獲得合理的增益。此外，疊瓦組件較高的功率密度可使電站BOS投資降低，增加收益率。

正是基于以上的客觀分析，國(guó)內(nèi)一些主流光伏組件廠商，如阿特斯、晶科、隆基樂(lè)葉、賽拉弗、天合、通威、協(xié)鑫、東方日升、林洋等，紛紛布局疊瓦組件，搶占新市場(chǎng)。

走進(jìn)沃特維

作為本期光伏微講堂的東道主，沃特維長(zhǎng)期致力于光伏行業(yè)先進(jìn)光伏裝備和制造技術(shù)的科技創(chuàng)新和自主研發(fā)，目前以半片、疊瓦及IBC整套設(shè)備為主，擁有自主專利70余項(xiàng)，其中包括中國(guó)已經(jīng)授權(quán)的疊瓦工藝及設(shè)備發(fā)明專利，是唯一具有點(diǎn)膠和印刷工藝量產(chǎn)設(shè)備的供應(yīng)商。據(jù)悉，沃特維在2019年第二季度將推出產(chǎn)能大于3000片/h的疊瓦設(shè)備，且此設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠和印刷方案的現(xiàn)場(chǎng)改造，這將為光伏行業(yè)的降本增效做出貢獻(xiàn)。

呂芳向趙丹贈(zèng)送微講堂定制的紀(jì)念冊(cè)

本期堂主趙丹曾作為多家光伏技術(shù)公司的創(chuàng)始人，長(zhǎng)期深入太陽(yáng)電池與光伏組件的生產(chǎn)，擁有多項(xiàng)關(guān)于電池與組件方面的專利，并在疊瓦技術(shù)方面擁有多項(xiàng)發(fā)明專利。筆者在聽(tīng)完一天的報(bào)告后，意猶未盡，于是預(yù)約到沃特維參觀并對(duì)趙丹進(jìn)行了專訪。

筆者走進(jìn)了沃特維高效疊瓦組件設(shè)備生產(chǎn)車(chē)間，雖然是周六，這里的工作人員仍在加班加點(diǎn)地進(jìn)行生產(chǎn)、調(diào)試工作，為的是及時(shí)完成接踵而來(lái)的訂單。

在與趙丹的交談中，令筆者感到意外的是，作為70后的他卻是中國(guó)較早進(jìn)入光伏行業(yè)的“老兵”?；趯?duì)光伏產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展前景的預(yù)期，趙丹曾在2007年在江西新余創(chuàng)建瑞晶公司，開(kāi)始從事太陽(yáng)電池與組件的生產(chǎn)；之后又轉(zhuǎn)戰(zhàn)蘇州，開(kāi)始進(jìn)入已是紅海的光伏串焊機(jī)制造市場(chǎng)，憑借技術(shù)團(tuán)隊(duì)的實(shí)力和市場(chǎng)拓展能力，沃特維用了不到兩年的時(shí)間，迅速躍居當(dāng)年國(guó)內(nèi)串焊機(jī)廠商的第3名。隨著光伏市場(chǎng)的變化，客戶對(duì)高效光伏組件產(chǎn)生越來(lái)越多的需求，趙丹敏銳地意識(shí)到高效光伏組件裝備將有很大的市場(chǎng)潛力，于是沃特維在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)始半片切焊一體機(jī)的生產(chǎn)，為半片光伏組件的推廣奠定了基礎(chǔ)。2014年，他從自己公司多年從事串焊機(jī)和半片切焊設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)出發(fā)，成為國(guó)內(nèi)第一家潛心研發(fā)疊瓦光伏組件裝備，并取得多項(xiàng)發(fā)明專利的公司，產(chǎn)品投放市場(chǎng)后獲得了良好反響。目前，沃特維已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的光伏疊瓦組件設(shè)備生產(chǎn)商，當(dāng)前出貨產(chǎn)能已達(dá)2 GW。趙丹表示，近年來(lái)，光伏疊瓦組件已經(jīng)在浙江地區(qū)大量應(yīng)用，以目前光伏市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)2年內(nèi)，光伏疊瓦組件市場(chǎng)有望達(dá)到10～25 GW的規(guī)模。

一個(gè)新產(chǎn)品、一項(xiàng)新技術(shù)能否獲得市場(chǎng)認(rèn)可，最終還是看其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性如何。對(duì)于筆者所關(guān)心的疊瓦技術(shù)導(dǎo)致的光伏組件成本增加的問(wèn)題，趙丹認(rèn)為，目前單純來(lái)看，疊瓦組件成本是略有增加的，但終端光伏電站系統(tǒng)的綜合成本增加微乎其微，因?yàn)榀B瓦組件高能量密度會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)BOS成本和占地面積的減少；同時(shí)，組件單位功率發(fā)電量增益是顯著增加的，即單瓦發(fā)電綜合成本是下降的。另一方面，基于產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、優(yōu)價(jià)的市場(chǎng)規(guī)律，目前疊瓦組件的價(jià)格比普通組件高0.2元/W左右，因此，疊瓦組件裝備投資正?？稍诩s3～6個(gè)月內(nèi)收回。趙丹表示，疊瓦組件是目前市場(chǎng)發(fā)展的新熱點(diǎn)、新趨勢(shì)，勢(shì)必成為新的主流產(chǎn)品，光伏組件廠商應(yīng)早上馬、早主動(dòng)。

當(dāng)前光伏技術(shù)迭代周期很短，對(duì)于產(chǎn)品升級(jí)問(wèn)題，趙丹認(rèn)為，目前所量產(chǎn)的組件功率不是終點(diǎn)，隨著電池設(shè)計(jì)優(yōu)化、組件內(nèi)互聯(lián)優(yōu)化、導(dǎo)電材料優(yōu)化、電池分選優(yōu)化、裝備技術(shù)優(yōu)化等，組件功率提升將比傳統(tǒng)組件多13%以上的理論值。近幾年，疊瓦裝備技術(shù)已實(shí)現(xiàn)飛速發(fā)展，逐步從疊片距離、精度、在線監(jiān)測(cè)和產(chǎn)能上提升，使疊瓦生產(chǎn)固定投入降低40%以上，同時(shí)在線成品率已優(yōu)于傳統(tǒng)工藝；與此同時(shí)，單套產(chǎn)能已達(dá)到100 MW左右，已與半片及多主柵裝備相當(dāng)。隨著疊瓦裝備的發(fā)展，疊瓦組件在未來(lái)1年便可實(shí)現(xiàn)相同電池工藝成為最高功率的組件、最低的單瓦組件成本、最高的生產(chǎn)在線成品率。

后記

光伏競(jìng)價(jià)時(shí)代就要來(lái)臨，光伏平價(jià)時(shí)代已為期不遠(yuǎn)。技術(shù)創(chuàng)新無(wú)止境，疊瓦光伏技術(shù)已然上路，我們期待它可以開(kāi)辟一片光伏市場(chǎng)新藍(lán)海。