晶科：叠焊技术优势及可制造性难点

Ⅰ.  叠焊技术介绍及晶科Tiger系列业绩表现

叠焊技术：在传统半片组件封装技术的基础上，仅通过更换串焊机的方式，实现电池与电池的部分重叠，消除电池片间隙，大幅提升组件封装密度。基于23.2%效率的PERC电池，组件效率可达21%。

在组件封装技术百花齐放的时代，作为组件行业的龙头企业，晶科能源果断选择叠焊作为未来产品主流的组件封装技术，正在逐步引领行业进行高能量密度组件封装的革命性变革。

√  2019年10月，晶科能源重磅推出”Tiger”叠焊系列高能量密度组件。

√  2019年10月，Tiger双面组件首提314MW订单，项目地：青海

√  2020年1月，Tiger双面组件签单611MW，项目地：越南

√  2020年4月，Tiger单面组件签单190MW，项目地：印度

√  2020年5月，Tiger单面组件签单100MW，项目地：广西

短短半年左右的时间里，Tiger叠焊系列组件签单量已逼近2GW，在全行业降低度电成本的大趋势下，“高能量密度”已经成为客户选择组件的第一考量点，如何在有限的土地上实现更多的发电从而带动整体项目的度电成本降低也成为了各大组件厂后续技术发展的风向标。高能量密度组件从土地/人工/支架/运维等各个方向减少电站投资，结合发电量的优势，全面实现度电成本降低。

Ⅱ .  为何叠焊技术是目前实现高能量密度并具备系统成本竞争力的更优方式？

▲ 高能量密度的属性定义

a. 组件高效性：高效组件可以带来单位面积里更高的功率输出，换个角度说，高效组件是节省土地/人工/支架/运维等成本的最有效途径。而迄今为止，所有促成行业变革的关键技术无一例外，都是为了组件提效。

b. 高发电能力：同样输出功率的组件，在实际发电中由于封装工艺和材料的不同，发电量也有较大差异。通过对焊带/EVA/POE/背板/玻璃等封装材料的优化，在相同功率输出的基础上，实现相同环境下更多的发电量增益。

▲ 叠焊产品性能解析

从上面2个方向出发，我们需要深入挖掘一下，为什么叠焊技术可以实现“高能量密度”并有效提升系统成本竞争力，在组件封装技术百花齐放时，成为首个大规模量产并被客户所认可的高效封装方式。

a. 消除电池片间隙，组件快速提效：初始投资成本大幅降低

下图是普通半片封装和叠焊封装的组件对比，采用了相同尺寸的电池片。叠焊工艺的核心是消除了纵向的电池片间隙，因此，尺寸优化都集中在了组件长度上。较普通半片组件来说，72片叠焊组件可以减少的组件长度为（22*（片间距+重叠部分））。

在这里，我想以530w的半片和叠焊组件为例，在澳大利亚中部的一个项目中，详解叠焊组件在系统投资上的优势所在。

Case: 澳大利亚中部地区，热带沙漠气候,全年干旱少雨，项目容量100MW，采用平单轴跟踪支架+单面组件，风速5-10m/s，容配比1.19

从上表我们可以看到，相同功率输出的组件，叠焊技术相比于半片来说，仅从支架/场平两个方面就可以带来0.18￠/w的EPC成本降低，如果在一些土地资源匮乏的地区，高效所带来的土地投资优势会更加明显。

b. 优异的IAM+更好的弱光表现：优异的发电性能

作为电站业主，初始投资肯定只是一个方面，更重要的是在30年的电站运行中，不同技术对度电成本的影响趋势。叠焊工艺在发电量上也有自己优势的一面。

1) 优异的IAM

叠焊技术需要采用特制的圆丝焊带进行电池片焊接。圆丝焊带有两个特点 1. 较普通扁平焊带来说，圆丝焊带的直径仅为0.3mm-0.35mm，而普通5栅的扁平焊带横截面积为1*0.2mm。针对不同入射角的光线入射情况来说，如下图所示：

相比于常规焊带来说，叠焊组件正面和侧面入射的大量光线经过玻璃和焊带的侧面完成二次折射后被电池片吸收，带来大量发电增益。

2) 更好的弱光表现

叠焊组件采用了优化的圆形焊带，相较于之前的扁平焊带来说，横截面积明显减小。横截面积的减小，一方面可以减少焊带对电池片的遮挡，增加电池片受光面积，提升组件功率；另一方面，根据公式R=ρl/s，（R=电阻，ρ=电阻率，l=焊带长度，S=焊带横截面积），在焊带横截面积降低的情况下，焊带电阻增加，从而带来组件的串阻增加。根据公式

 ，

组件PR值和组件串联电阻Rs成正比，特别是在低辐照地区，Rs值对弱光下的组件发电尤为关键。我们以III类光照资源地区中国南部区域进行模拟，PR和串联电阻值有如下关系：

经过系统模拟，串阻每增加0.05Ohm，对于组件的PR来说，会带来约1%的提升。

结合IAM和弱光优势，我们将叠焊组件和半片组件的panfile带入系统进行发电量模拟，针对上面100MW的项目，进行了度电成本和内部收益率的测算。

“高能量密度”组件的优势一目了然。效率带来初始投资的大幅降低，配合叠焊技术特有的发电量优势，度电成本的下降趋势愈发清晰。

▲“高能量密度”技术差异性介绍

从系统收益角度出发，“高能量密度”组件必然成为组件技术发展的趋势。而同时，除了叠焊，叠瓦和拼片技术也是近两年技术讨论的焦点，这几项技术的核心都是通过缩小片间距来实现“高能量密度”，这部分我们就来解析相对于其他技术来说，为什么叠焊才是目前最适合的技术路线。

叠焊、叠瓦和拼片，三种新技术的特点如上表所示

叠瓦技术：将电池片通过5切或6切后，将电池片用含银的导电胶进行串联。这种汇流焊接方式可以有效避免焊带对电池片表面的遮挡，但叠瓦组件的电池片排版和常规组件不同，同功率组件的voc较其他技术来说偏高，地面项目上BOS存在劣势。不仅如此，成本、专利、导电胶长期使用的可靠性有待验证以及产线重建的大量投资让叠瓦技术很难快速投入量产。

拼片技术：在传统组件封装技术的基础上，仅通过更换串焊机的方式，实现片间距的大幅缩小和三角焊带的焊接，最终达到效率和发电量的双重提升。但拼片需要结合双焊带处理技术，工艺过程复杂，设备稳定性也未知，从产品性能上看，效率仍低于叠焊组件。

结合上述特点，从量产可行性和产品性能两个方向考虑，叠焊都是目前技术路线的最优选择。

▲ 叠焊技术可制造性难点解析：

叠焊技术作为当下技术路线的最优选择，技术壁垒和量产难点肯定是存在的。

叠焊封装技术的核心是电池片的重叠，而重叠所带来的技术难点便是重叠处的厚度如何控制到和非重叠处相同。一旦厚度控制精确，组件在层压时就不会出现厚度不均的隐裂问题。这个也就是叠焊组件量产的技术壁垒，控制好重叠区域厚度和层压过程，是保证叠焊组件良率的关键所在。作为第一个全面推广叠焊技术的光伏龙头企业，晶科能源分享了他们控制重叠区域厚度和隐裂的技术关键：

1)  重叠区域焊带压扁

叠焊组件的重叠区域范围大约在0.3mm-0.5mm，技术的关键就是将这部分的焊带先进行挤压操作，如下图所示。对电池重叠区域的焊带接触面进行压扁设计，可以更好地完成电池片的搭接并保证重叠区域的厚度和非重叠区域相同。因此，只需要对焊带进行一定程度的压扁设计，就可以保证电池片之间的完美搭接，并且在层压的过程中，有效避免隐裂等问题发生。

2)  改良的层压控制系统

在层压的过程中，我们需要对传统层压机的参数设置进行一定程度的优化，从充气速度，层压压力和层压温度入手进行参数调整，确保层压时特制的EVA/POE可以完美填充进电池片重叠处的缝隙，起到良好的缓冲作用，避免隐裂等问题发生。

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