作者 張雨軍

蘇州攜創(chuàng)新能源科技有限公司 總經(jīng)理

個(gè)人在光伏領(lǐng)域不算資深，但在組件工藝技術(shù)領(lǐng)域也是有近10年的實(shí)際實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。疊瓦自2015年在國內(nèi)GCL開始開發(fā)至今到國內(nèi)國際來說形成真正意義的規(guī)模化趨勢，確實(shí)是一個(gè)不錯(cuò)的發(fā)展趨勢，尤其在高組件轉(zhuǎn)換效率方面，絕對是個(gè)創(chuàng)新，值得行業(yè)和終端客戶的青睞。

作為國內(nèi)最早帶隊(duì)開發(fā)疊瓦工藝，探索不同的工藝和設(shè)計(jì)，我們遇到了很多問題和挑戰(zhàn)。最早的疊瓦設(shè)計(jì)實(shí)際采用的是錫膏作為連接材料，可是我在安排TC老化就發(fā)現(xiàn)明顯的彈性不足的問題，電池片斷裂失效。在安排載荷測試后我基本直接否決了這個(gè)工藝路線。申請完全重寫開始思考和設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)和考慮引入不同的材料作為連接導(dǎo)電材料。到今天為止實(shí)際上行業(yè)在疊瓦方面有多條路線在推介，但可惜的是國內(nèi)行業(yè)真正了解的只是導(dǎo)電膠的工藝而已。實(shí)際針對疊瓦可以采用的工藝設(shè)計(jì)方向還是有多種方式的，其中我了解的工藝就包括：①導(dǎo)電膠采用點(diǎn)膠或者印刷是目前主流的。②實(shí)際國外也有設(shè)計(jì)采用非導(dǎo)電膠的設(shè)計(jì)方向，背面繼續(xù)保持焊帶工藝，但正面就是采用目前的一字型的導(dǎo)電電極。③另外蘇州攜創(chuàng)新能源科技有限公司也開發(fā)了一款基于焊帶工藝的新設(shè)計(jì)方式。

作為疊瓦最大的優(yōu)勢就是正面沒有焊帶，但實(shí)際同時(shí)最大的短板也是沒有焊帶，因?yàn)闆]有焊帶，所有的細(xì)柵線收集電流都是和串長度方向一致的。如果電池片出現(xiàn)任何隱裂只要垂直于串長度方向，就導(dǎo)致細(xì)柵線的電流無法收集，這樣就導(dǎo)致整體串的電流都形成瓶頸現(xiàn)象。同樣如果出現(xiàn)內(nèi)部的焊接失效，或者接觸電阻升高，虛焊，導(dǎo)致局部焊接的電流集中，這也將形成因內(nèi)而致的電流集中，出現(xiàn)嚴(yán)重的過熱即熱斑。為此疊瓦電池片正面無焊帶最大的優(yōu)勢也造就最大的短板：第一就是出現(xiàn)隱裂及逐步可能形成斷串風(fēng)險(xiǎn)。第二就是如果出現(xiàn)焊接失效，接觸電阻升高，虛焊等，最終也可能形成嚴(yán)重的局部熱斑失效。

針對國內(nèi)目前行業(yè)流行的導(dǎo)電膠工藝，尤其選擇導(dǎo)電膠材料，這實(shí)際也是一個(gè)比較矛盾的設(shè)計(jì)，一方面導(dǎo)電膠是需要非常好的彈性，利用非常好的彈性來解決熱脹冷縮應(yīng)對形變的需求；另外一方面導(dǎo)電膠必須要非常好的導(dǎo)電性能，導(dǎo)電率是關(guān)鍵指標(biāo)直接影響到工作過程的電性能，也影響到組件的功率。導(dǎo)電率的長期的穩(wěn)定性更加重要，這是需要25年都必須持續(xù)穩(wěn)定的需求。但實(shí)際作為導(dǎo)電膠材料，有不導(dǎo)電的膠水，導(dǎo)電粒子-導(dǎo)電片，導(dǎo)電球等組成。這完全是依靠膠水的粘結(jié)形成的接觸導(dǎo)電，并不是常規(guī)焊接工藝的物理焊接一體的工藝。導(dǎo)電率指標(biāo)和常規(guī)的焊接焊帶焊接完全不在一個(gè)水平，導(dǎo)電率指標(biāo)差兩個(gè)數(shù)量級別，而且隨著時(shí)間的推移，膠水受到環(huán)境的侵蝕：濕氣、應(yīng)力、溫度、形變等疲勞，到底會保持多少的粘結(jié)力量這是個(gè)未知數(shù)。作為真正導(dǎo)電的導(dǎo)電球或者導(dǎo)電片材料，必須要滿足不怕環(huán)境的侵蝕，采用高純銀球最佳，但這個(gè)有非常昂貴。采用目前便宜的銅球外包一點(diǎn)點(diǎn)銀粉，短期測試應(yīng)該可以過，尤其基于當(dāng)前的IEC測試方式，可能通過但實(shí)際這個(gè)接觸面的變化及最終的接觸電阻對組件后期的影響估計(jì)還沒有被第三方和客戶重視。這個(gè)對電站客戶的長期性能風(fēng)險(xiǎn)提出挑戰(zhàn)。為此這個(gè)設(shè)計(jì)就面臨如何保障導(dǎo)電膠接觸面的持續(xù)穩(wěn)定性，比較提升EVA，背板的高阻水搭配，提升導(dǎo)電膠的粘結(jié)穩(wěn)定性，確保25年常周期的性能一致性。

實(shí)際疊瓦組件的設(shè)計(jì)，同行為了提升最大化組件的轉(zhuǎn)換效率，采用劃片工藝多以1/5 或者1/6為主，實(shí)際這些同樣產(chǎn)生不少疊片的浪費(fèi)成本。切片數(shù)量多，在大組件的尺寸下，也面臨組件的串長偏長問題，就二極管對外部熱斑遮擋旁路保護(hù)上，就需要增加二極管的保護(hù)設(shè)計(jì)，這給疊瓦的組件規(guī)模化自動化制作帶到挑戰(zhàn)，因?yàn)樵诿?/span>20多片小電池片就應(yīng)該有引出線進(jìn)行二極管的電極電路連接。這個(gè)本身實(shí)際不是疊瓦自動化串長連續(xù)作業(yè)的輸出，需要單獨(dú)設(shè)計(jì)工藝動作，獨(dú)立來實(shí)現(xiàn)引出和連接電路。這個(gè)對比常規(guī)組件或者半片組件工藝都是比較麻煩的。

隨著光伏電站的大量被應(yīng)用，雙面組件在市場逐步成為一種方向，尤其適合大型電站的投資。目前疊瓦組件在這方面就面臨調(diào)整，因?yàn)楸趁娴囊鼍€設(shè)計(jì)，二極管設(shè)計(jì)，這些就給背面的充分利用形成遮擋，應(yīng)用于雙面電池片就不是很合適。

疊瓦目前是行業(yè)組件轉(zhuǎn)換效率最高的工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)品，但實(shí)際大家為了追求高轉(zhuǎn)換效率，大部分都采用部分隱藏式匯流條設(shè)計(jì)，這確實(shí)可以提升組件的轉(zhuǎn)換效率。但這同樣對組件在雙面電池上及雙玻制作應(yīng)用就帶來不利因素。折彎隱藏位置需要增加絕緣隔離條，局部厚度增加不少，這是新填雙玻的制程工藝難度和挑戰(zhàn)。

疊瓦當(dāng)前的主要工藝導(dǎo)電膠也面臨一個(gè)良率的問題，在制造過程中，不可避免的出現(xiàn)返修現(xiàn)象，對導(dǎo)電膠的返修工藝當(dāng)前也是需要行業(yè)研究的。導(dǎo)電膠不能承受高溫，采用高溫的方式返修是不可取得，返修過程對周邊的電池片上導(dǎo)電膠形成二次熱影響，加速這種材料的性能衰竭，尤其對環(huán)氧膠系列。采用硅膠系列彈性好，返修相當(dāng)容易。但也面臨粘結(jié)力量的不足，如果取得平衡這是需要研究的。

整體來看，疊瓦組件設(shè)計(jì)和工藝有自身的優(yōu)勢，同時(shí)也有很多的不足，在沒有非常清楚地認(rèn)知和獲得足夠的驗(yàn)證數(shù)據(jù)之前，建議謹(jǐn)慎推進(jìn)。站在產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度，我司蘇州攜創(chuàng)新能源科技有限公司有專業(yè)的人員，可以提供這方面的顧問及指導(dǎo)服務(wù)。這邊建議在疊瓦的組件設(shè)計(jì)上直接采用雙玻結(jié)構(gòu)，或者采用背面不透水的金屬背板等，這樣可以克服目前的斷串風(fēng)險(xiǎn)，客戶目前的熱斑失效背板損壞的風(fēng)險(xiǎn)，最終目的也是阻止外部的環(huán)境侵蝕，保持粘結(jié)面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度而不出現(xiàn)化學(xué)侵蝕或者物理侵蝕等，實(shí)現(xiàn)持久的電阻率保持率，最終保障組件的長期衰竭率可控， 但這個(gè)就需要犧牲隱藏式匯流條設(shè)計(jì)，犧牲一點(diǎn)組件轉(zhuǎn)換效率了。整體當(dāng)前的成本還是過高問題，尤其設(shè)備的成本居高不小，設(shè)備的速度和節(jié)拍還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法和常規(guī)的串焊機(jī)對比，這導(dǎo)致疊瓦的整體綜合成本偏高，對應(yīng)疊瓦的產(chǎn)品面臨的市場壓縮無法大量的走普及路線。這也請?jiān)O(shè)備公司加快開發(fā)力度，加快推動降本讓利，最終讓行業(yè)都得益。

我們在2019 SENC上海展會有專門的展位，我們有安排專門的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，非常期待您的惠顧交流！

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