【了解光伏产业链】5、光伏组件辅材:不含硅,也重要
要生产一片光伏组件,仅有电池显然是远远不够的,还需要一系列非硅辅材相配合。辅材的性能对组件最终性能同样有着重要影响。
目前常见的组件辅材包括互联条、汇流条、钢化玻璃、胶膜、背板、铝合金、硅胶、接线盒共八种。
从成本端看,辅材中成本占比排名前五的分别是边框、玻璃、胶膜、背板以及焊带。其中边框在非硅成本中占比最高,而玻璃、胶膜以及背板则是光伏组件的核心辅材,对设备的最终性能有重要影响。我们将在接下来的部分,讲解这些辅材及发展趋势。
边框
顾名思义,边框就是光伏组件的外侧框架,在封装后填充硅胶密封,起到固定和边缘保护的作用。目前通用的光伏组件边框为铝制边框,其在各类组件的成本占比均仅次于电池,是成本最高的非硅辅材。
然而铝边框的技术含量很低,成本占比高纯粹是因为其大宗商品的定价模式,下游生产商的议价能力非常低,铝边框产品定价和铝锭基本保持同步,成本压缩空间只能在加工费里找。又因生产门槛低,铝制边框的供应商较多,竞争十分激烈,市场已经充分议价,进一步压缩成本的空间很小。
玻璃
光伏玻璃一般用作光伏组件的封装面板,直接与外界环境接触,其耐候性、强度、透光率等指标对光伏组件的寿命和长期发电效率起核心作用。目前光伏玻璃有三种主要产品形态:超白压花玻璃、超白加工浮法玻璃,以及透明导电氧化物镀膜(TCO)玻璃。
通常来说,硅片光伏组件主要使用超白压花玻璃或超白加工浮法玻璃,一方面可以对太阳能电池起到保护作用,增加光伏组件的使用寿命。另一方面,超白压花玻璃及超白加工浮法玻璃的含铁量相对较低,透光率更高,能够提高组件发电效率。
光伏玻璃的发展主要受上下游驱动,目前的主要趋势分别是增大与减薄。
尺寸增大主要是受上游影响。由于硅片尺寸的逐渐增长,作为封装面板的玻璃板也必须同步增大,方能满足上游需求。但当前行业内能够生产大尺寸玻璃的企业不多,这导致了一定程度的供需错配,助推了玻璃价格上涨。未来如何尽快调整产能,是对生产企业的挑战。
减薄则一是降本需求,二也与光伏组件设计有关。目前,部分双面组件采取的是正反面均用玻璃封装的双玻璃路线,正反双面均使用2.5/2.0mm厚度玻璃,而非传统的3.2mm。这既是为了设备整体减重,也是出于成本考虑。考虑到双面组件渗透率的持续增长,未来光伏玻璃减薄也将持续。
胶膜
封装胶膜材质一般为有机高分子树脂,其直接与组件内部的电池片接触,覆盖电池片上下两面,对电池片起抗水汽、抗紫外等保护作用。目前市场上有三种主流胶膜,分别为透明EVA(聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物的简称)胶膜、白色EVA胶膜以及POE(聚烯烃)胶膜。
封装胶膜的发展,同样受下游光伏组件设计影响。虽然两种EVA胶膜仍是主流,合计市占率也接近80%,但其性能逐渐落后于下游需求,无法很好地解决PID问题,因此不适合应用在双面组件上,正在出让市场份额。
PID效应(Potential Induced Degradation)又称电势诱导衰减,是电池组件的封装材料和其上表面及下表面的材料,电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移,而造成组件性能衰减的现象,对光伏电池的使用寿命和转换效率负面影响巨大。
反观POE胶膜,其阻隔性能更加优良,特别适合应用于水汽敏感的技术路线,而水汽正是导致PID效应的元凶之一。因此,随着下游需求的变化,POE胶膜被视为是EVA材料的升级替代品,其渗透率快速提升,在2020年市占率已经达到了25.5%,且未来有望进一步提升[3]。
背板
背板位于太阳能电池组件背面的最外层,保护电池组件免受外界环境的侵蚀,起到耐候绝缘的作用,需具备高水平的耐高低温、耐紫外辐射、耐环境老化和水汽阻隔、电气绝缘等性能。
当前,市面上光伏背板的产品极为庞杂,且缺乏统一的命名标准,行业通常依照是否含氟分为含氟/非氟两大类,并依照加工工艺进一步细分。为减轻读者阅读负担,这里不再对不同工艺做具体解释。
概括来说,市场上使用的背板,主要有K结构、T结构、C结构、玻璃背板、透明有机材料背板,以及其它背板。
K(KPK/KPF/KPE)结构背板仍是市场绝对主流,在2019年的占比为59.5%;同为传统产品的T(TPT/TPF/TPE)结构模板同期市占率则为14%。但此两种背板均不透光,并不符合目前双面电池组件(双面组件详情见下文)的发展趋势,市占率开始萎缩。截至2020年底,K型结构背板与T型结构背板的市占率分别下滑13.7%/3.2%。
相应的,伴随着双面组件市场规模的快速增长,因能透光而被纳入生产的玻璃背板与透明有机材料背板市占率快速上升,较2019年分别增长14.2%/1.5%。在下游组件发展趋势不变的情况下,两者市占率仍将持续增长。
焊带
焊带又称镀锡铜带,指的是在一种在铜带表面涂覆一层均匀厚度锡基的焊料,应用于光伏组件电池片之间的连接,发挥导电聚电的作用。
焊带在非硅成本中的占比虽与背板相近,但其定价接近铝制边框。光伏焊带90%的成本来自作为原材料的铜与锡,这意味着生产成本基本由当期的大宗价格决定。且焊带技术含量同样很低,市场经过充分竞争,议价空间很小。
除了占据前五位的辅材,非硅组件还包括接线盒、封装硅胶等。这些生产材料的价格均比较稳定,技术含量也一般,定价模式类似边框与焊带。概括来说,目前光伏组件的非硅成本下降空间不大,且受大宗商品价格主导,下游生产商的议价能力都不是很强。想要在非硅环节进一步压缩出利润空间,对光伏设备生产商已经很难。
但这不意味着技术迭代的停滞。目前包括胶膜、背板与光伏玻璃在内的三种核心原材料,对下游的产品设计与最终性能仍有重要影响。如何配合电池技术的进步调整产品,仍是核心辅材生产商的重要发展方向。
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