前兩篇推文我們總結(jié)了硅料、硅片以及電池片環(huán)節(jié)，本篇就是組件環(huán)節(jié)啦！
由于單片太陽(yáng)電池片輸出電壓較低，未封裝的電池片由于環(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(yáng)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(yáng)電池組件的使用壽命及可靠性。（1）光伏組件結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)流程
光伏組件的主要結(jié)構(gòu)包括：太陽(yáng)能電池片、光伏玻璃、封裝材料、背板、邊框以及接線盒。電池片我們前文討論過，在此不再贅述；光伏玻璃一方面要給電池片起到保護(hù)支持作用，另一方面又要具有較高的太陽(yáng)光透過率，保證電池片接受足夠的太陽(yáng)輻射來發(fā)電；封裝膠膜EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)是一種熱融膠粘劑，常溫下無粘性且具有抗粘性，經(jīng)過一定條件熱壓后發(fā)生熔融粘接與交聯(lián)固化，并變得完全透明，在與玻璃粘合后，能提高玻璃的透光率， 因此對(duì)組件的輸出有增益作用；背板對(duì)電池片起保護(hù)和支撐作用，具有可靠的絕緣性、阻水性、 耐老化性，太陽(yáng)能背板具有三層結(jié)構(gòu)（ PVDF/PET/PVDF ），外層保護(hù)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；邊框保護(hù)組件和組件與方陣的連接固定，采用粘結(jié)劑對(duì)邊緣進(jìn)行密封；接線盒將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電力與外部線路連接，傳導(dǎo)光伏組件所產(chǎn)生的電流。
組件的生產(chǎn)流程包括：電池測(cè)試、正面焊接、背面串接、層壓敷設(shè)、 組件層壓、 修邊、 裝框、 焊接接線盒、 高壓測(cè)試和組件測(cè)試。
電池測(cè)試：通過測(cè)試電池片輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小，對(duì)性能相近的電池片進(jìn)行分類，提高電池片利用率。正面焊接：用紅外燈作為熱源， 將匯流帶（ 鍍錫銅帶） 焊接到電池正面的主柵線上。焊帶的長(zhǎng)度約為電池邊長(zhǎng)的 2 倍，多出的焊帶在背面焊接時(shí)與后面電池片的背面電極相連。背面串接：將兩片電池的正負(fù)極進(jìn)行依次串聯(lián)，并在組件串的正負(fù)極焊接出引線。層壓敷設(shè)：當(dāng)背面串接環(huán)節(jié)完成且檢驗(yàn)合格后，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，并準(zhǔn)備壓層。在此環(huán)節(jié)中，玻璃應(yīng)事先涂一層試劑以增加玻璃和 EVA 的粘接強(qiáng)度。組件層壓：將敷設(shè)好的電池放入層壓機(jī)內(nèi)，將組件內(nèi)的空氣抽出以營(yíng)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。修邊：去除在層壓環(huán)節(jié)中EVA 熔化而向外延伸固化形成的毛邊。裝框：通過為玻璃組件安裝鋁框以增加組件強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命。焊接接線盒：在組件背面引線處焊接，以利于電池與其他設(shè)備或電池間的連接。高壓測(cè)試：在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓， 通過測(cè)試組件的耐壓性和絕緣強(qiáng)度，以選擇在惡劣的自然條件下不被破壞的組件。組件測(cè)試：目前主要通過模擬太陽(yáng)光來對(duì)電池的輸出功率進(jìn)行標(biāo)定，通過測(cè)試其輸出特性，來確定組件的質(zhì)量等級(jí)。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(gè)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(qiáng)的背板）、電學(xué)優(yōu)化（如使用多主柵、半片及疊瓦技術(shù)）和結(jié)構(gòu)優(yōu)化（如采用無框及雙面玻璃等結(jié)構(gòu)）。雙面組件是依據(jù)上一章所講的雙面電池片技術(shù)，把原先不透光的一整塊背電極，做成像正面一樣透光的柵線，然后再通過一定的參雜手段，把背部也制成PN結(jié)，從而保證了反射光和散射光能夠正常攝取。雙面組件一般采用的是雙玻的形式，當(dāng)然也有使用透明背板的，可以降低組件的重量。
當(dāng)前，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。
半片組件：半片組件技術(shù)是使用激光切割法沿著垂直于電池主柵線的方向?qū)㈦姵仄谐沙叽缦嗤膬蓚€(gè)半片電池片，由于電池片的電流和電池片面積有關(guān)， 切割后就可以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，根據(jù)功率P=I^2*R可得功率損耗降低為原來的1/4，從而降低組件的功率損失，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(shí)需要對(duì)串焊及層壓過程進(jìn)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。
疊瓦組件：利用切片技術(shù)將柵線重新設(shè)計(jì)的電池片切割成小片（1切5或1切6），將每小片疊加排布，用導(dǎo)電膠材料焊接制作成串，再經(jīng)過串并聯(lián)排版后層壓成組件，使電池以更緊密的方式互相連結(jié)，從而在相同面積下放置更多的電池片，此外無焊帶的設(shè)計(jì)避免了焊帶遮擋，減少了組件線損， 降低了電池片互聯(lián)電阻，使得組件功率大幅提升。在可靠性上，疊片的連接方式可分解電池片所受應(yīng)力，比傳統(tǒng)組件更好地承受機(jī)械載荷，且隱裂更少。疊瓦技術(shù)的難點(diǎn)在于：1）涉及到激光切割損傷，容易造成電池效率降低；2）不同材料導(dǎo)電膠的熱膨脹系數(shù)存在差異，需要綜合考慮導(dǎo)電膠與其他材料的匹配性和綜合老化性能；3）柵線設(shè)計(jì)。
疊瓦組件工藝上需要增加劃片、涂膠、疊串工藝，同時(shí)對(duì)層疊工藝進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)應(yīng)到設(shè)備端，需要在前端增加劃片機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)、疊瓦串焊機(jī)組成的疊瓦焊接成套設(shè)備，同時(shí)對(duì)層疊步驟所用到的排版機(jī)和匯流焊機(jī)進(jìn)行一定的技改。疊瓦組件因技術(shù)難度大，設(shè)備改進(jìn)多，單 GW 設(shè)備投資相比常規(guī)組件設(shè)備投資更高，據(jù)奧特維招股書披露，目前疊瓦組件設(shè)備投資大約為 1.4~1.5 億元/GW。
多主柵技術(shù)（Multi Busbar，MBB）：通過增加電池片上主柵數(shù)量，大幅降低了主柵的寬度，從而降低了銀漿使用量。而主柵寬度的降低也減少了對(duì)受光區(qū)域的遮擋，提升了受光面積。此外，多主柵技術(shù)還能使電池片的電阻和電流分布更加均勻，降低了阻抗損失，也降低了隱裂和斷柵等負(fù)面影響。以 5 主柵電池組件為例，其主柵寬度為 1mm，而多主柵電池組件的主柵可窄至 0.1mm，可大幅降低銀漿耗量。隨著工藝技術(shù)的優(yōu)化和設(shè)備更新，多主柵電池組件的市占率將在未來迎來快速增長(zhǎng)。當(dāng)然，電池片上的主柵數(shù)量并不是越多越好，否則主柵全部遮擋了電池片，就不能發(fā)電了，存在最佳主柵數(shù)量以保持成本和效率的最佳平衡。
2020年，隨著下游應(yīng)用端對(duì)雙面組件發(fā)電增益的認(rèn)可，以及受到美國(guó)豁免雙面組件201關(guān)稅影響，雙面組件市場(chǎng)占比相對(duì)于2019年上漲15.7個(gè)百分點(diǎn)至29.7%，如果沒有玻璃價(jià)格上漲影響，其市場(chǎng)占比增幅或?qū)⒏蟆?021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(jìn)一步擴(kuò)大。預(yù)計(jì)到2030年，單雙面組件市場(chǎng)占比相當(dāng)。圖6. 單面及雙面組件占比及預(yù)測(cè)（2020-2030）
2020 年，半片組件市場(chǎng)占比反超全片組件，占據(jù)了主要的市場(chǎng)份額，占比達(dá) 71%，同比增加 50.1 個(gè)百分點(diǎn)。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(jì)未來其所占市場(chǎng)份額會(huì)持續(xù)增大。相較疊瓦組件而言，半片在技術(shù)上更易控制，設(shè)備投資門檻也較低，因此隨著不少?gòu)S商導(dǎo)入半片電池組件，該技術(shù)將很快成為主流產(chǎn)品之一。且半片或更小片電池組件滲透率的提升也將帶動(dòng)激光劃片機(jī)和串焊設(shè)備需求的提升。而疊瓦電池組件則因技術(shù)難度較大，資金門檻較高，因此在短期內(nèi)難以形成規(guī)模。但根據(jù) CPIA 預(yù)測(cè)， 從長(zhǎng)遠(yuǎn)視角來看，盡管疊瓦技術(shù)發(fā)展速度較多主柵和半片技術(shù)慢，但市場(chǎng)份額仍會(huì)逐年增長(zhǎng)至穩(wěn)定水平。
圖7. 全片、半片及疊瓦組件占比及預(yù)測(cè)（2020-2030）
根據(jù)PV InfoLink供需數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)，隆基以超過20GW的黑馬之姿站上組件出貨量第一的寶座。連霸出貨冠軍多年的晶科退居第二，第三名則是一路穩(wěn)健布局持續(xù)成長(zhǎng)的晶澳。后續(xù)依序是天合、阿特斯、韓華Q-Cells、東方日升、正泰、First Solar、尚德。盡管全年出貨排名出現(xiàn)變動(dòng)，但2020全年出貨TOP 10成員基本上與2020上半年相同。
表中TOP 10廠家總計(jì)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(zhǎng)尤其明顯，相比2019年都有超過3成的年成長(zhǎng)率，也顯示大者恒大、汰弱留強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)依然持續(xù)。2021年各大廠家也有相當(dāng)積極的出貨目標(biāo)，預(yù)期全年前十大廠家的市占率將隨著大廠們持續(xù)大舉擴(kuò)張新產(chǎn)線，TOP 10的市占率預(yù)計(jì)將占到全球總需求的9成以上。組件設(shè)備與組件制備的各個(gè)工藝流程相對(duì)應(yīng)，主要設(shè)備包括激光劃片機(jī)、串焊機(jī)、自動(dòng)疊層設(shè)備、層壓機(jī)以及自動(dòng)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(jī)、匯流條焊接機(jī)、電池片串焊機(jī)；層疊環(huán)節(jié)需要的設(shè)備為擺模板機(jī)；層壓環(huán)節(jié)需要層壓機(jī)；EL測(cè)試環(huán)節(jié)需要EL測(cè)試儀；裝框環(huán)節(jié)需要的設(shè)備為自動(dòng)擺框裝框機(jī)；裝接線盒環(huán)節(jié)需要接線盒焊接機(jī)；清洗環(huán)節(jié)需要的設(shè)備為組件翻轉(zhuǎn)單元；IV 測(cè)試環(huán)節(jié)用到的設(shè)備為 IV 曲線測(cè)試儀；成品檢
驗(yàn)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(dòng)化裝備產(chǎn)線，涵蓋各個(gè)環(huán)節(jié)。在單GW組件產(chǎn)線的設(shè)備投資中，串焊機(jī)和層壓機(jī)的價(jià)值量較高，投資占比約為33%和13%。圖9. 單 GW 組件產(chǎn)線中，各設(shè)備投資占比
目前國(guó)內(nèi)組件生產(chǎn)設(shè)備基本已全部實(shí)現(xiàn)國(guó)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(jìn)入這一市場(chǎng)，先導(dǎo)智能、沃特維和光遠(yuǎn)股份等企業(yè)也掌握了激光切割機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)。先導(dǎo)智能開發(fā)的疊瓦一體焊接機(jī)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(dá) 3000 片/小時(shí)。目前，串焊機(jī)主要廠商包括先導(dǎo)智能、金辰股份、奧特維等；排版機(jī)的主要供應(yīng)商包括寧夏小牛、三工智能和奧特維；層壓機(jī)主要供應(yīng)商包括金辰股份、蘇州晟成和博碩光電，分選機(jī)的廠商主要以?shī)W特維、天準(zhǔn)科技為代表。
光伏玻璃是一種低鐵含量的硅酸鹽玻璃，在光伏領(lǐng)域被稱為超白玻璃，其原材料主要為純堿和石英砂。根據(jù)應(yīng)用可分為兩大類：一類是應(yīng)用于晶硅電池的超白壓延玻璃，另一類是應(yīng)用在薄膜太陽(yáng)能電池上的透明導(dǎo)電氧化物鍍膜玻璃。 晶硅太陽(yáng)能電池所用的超白玻璃僅僅是太陽(yáng)電池組件封裝時(shí)的一種封裝材料，除了對(duì)它的可見光透過率和外觀、尺寸有要求外，并無其它特別要求。所以，業(yè)界普遍采用壓延法生產(chǎn)，超白玻璃在晶硅太陽(yáng)電池組件中僅占其成本的2%～3%。隨著雙面組件滲透率的提升，對(duì)于晶硅光伏玻璃的需求進(jìn)一步提升。基于超白玻璃的鍍膜蓋板玻璃具有透光率高、表面耐臟污、抗老化性好等優(yōu)點(diǎn)，將占據(jù)主流的市場(chǎng)份額。 薄膜太陽(yáng)能電池則對(duì)玻璃要求較高，需要帶有透明導(dǎo)電氧化物TCO層的平板玻璃作為基板，在此基礎(chǔ)上制作各種太陽(yáng)能薄膜涂層。由于薄膜制備需要高溫鍍膜工藝，所以對(duì)玻璃的平整度、透光率、鍍膜工藝等要求較高，業(yè)界通常采用浮法生產(chǎn)，材質(zhì)為鈉鈣超白玻璃。與晶硅太陽(yáng)能電池中的超白玻璃不同，鍍膜玻璃是薄膜太陽(yáng)電池中的一個(gè)關(guān)鍵原材料，其成本大約占整個(gè)薄膜太陽(yáng)電池成本的33%以上。 光伏玻璃主要廠家包括信義光能、福萊特。根據(jù)目前各企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃，兩家龍頭的合計(jì)市占率將在兩年內(nèi)超過60%。 為光伏焊帶，又稱鍍錫銅帶或涂錫銅帶，細(xì)分為匯流帶和互連條，應(yīng)用于光伏組件電池片之間的連接，發(fā)揮導(dǎo)電聚電的重要作用。焊帶是光伏組件焊接過程中的重要原材料，焊帶質(zhì)量的好壞將直接影響到光伏組件電流的收集效率，對(duì)光伏組件的功率影響較大。匯流帶是連接光伏電池串及接線盒的涂錫焊帶，不與電池片直接接觸，具有傳輸光伏電池串電流的功能。互連條是連接光伏電池片的涂錫焊帶，焊接于電池片的主柵線上，具有收集、傳輸光伏電池片電流的功能。 相關(guān)企業(yè)宇邦新材正在申請(qǐng)創(chuàng)業(yè)板上市，新三板上市企業(yè)有愛廸新能、同享科技等。 光伏組件的上層封裝一般使用透明EVA膠膜；白色 EVA 膠膜具備高反射率、低封裝功率衰減等優(yōu)勢(shì)，可有效提升太陽(yáng)能組件的發(fā)電效率，適用于單玻組件的下層封裝，可提升功率 1.2~3.5W。POE 膠膜具有優(yōu)異的水汽阻隔能力和離子阻隔能力，水汽透過率僅為 EVA的 1/8 左右，具有優(yōu)異的抗 PID (Potential Induced Degradation,潛在誘導(dǎo)光衰減)性能，能有效提高雙面組件的使用壽命，適用于雙面組件下層封裝。共擠型POE膠膜不僅有POE膠膜的性能，還可以降低成本，可作為POE膠膜的替代產(chǎn)品，用于雙玻組件。 2020年，組件封裝材料仍以透明EVA膠膜為主，約占56.7%的市場(chǎng)份額，較2019年下降12.9個(gè)百分點(diǎn)，主要是雙玻組件市場(chǎng)占比的提升和EVA粒子漲價(jià)導(dǎo)致，其下降部分由共擠型POE膠膜和POE膠膜替代。2020年P(guān)OE膠膜和共擠型POE膠膜合計(jì)市場(chǎng)占比提升至25.5%，隨著未來雙玻組件市場(chǎng)占比的提升，其市場(chǎng)占比將進(jìn)一步增大。而由于成本原因和原材料市場(chǎng)供需不平滑，短期內(nèi)POE市場(chǎng)占比或?qū)⑾陆?。隨著未來供需關(guān)系的改善以及異質(zhì)結(jié)組件封裝需求的擴(kuò)大，POE膠膜市場(chǎng)占比將進(jìn)一步提升。 圖10. 不同封裝材料的市場(chǎng)占比及預(yù)測(cè)
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