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去年,人们依然相信太阳能行业内的下一个太阳能电池尺寸标准是 M6。当时,尽管更大尺寸的 M12 太阳能电池即将面世,但人们并不认为批量生产很快就能实现。仅一年后,M12 太阳能电池已经上市,一些组件生产商已经宣布他们将在 2020 年第三季度大规模生产由 M12 电池制成的组件。本文将研究此类组件的可能布局及其对组件生产商和生产设备供应商的影响,研究重点为组件后端生产设备。 新一代组件生产设备将采用何种布局? 对于太阳能组件生产商和太阳能制造供应链而言,这是一个重要问题。目前有一点非常明确:制造设备需要改变才能适应最新的组件布局。 在本文中,我们将研究电池/组件尺寸的变化以及二者对组件后端生产的影响。在最好的情况下,它仅会使现有设备升级,但是,最新出现的大尺寸电池却意味着旧设备将被淘汰。 长期以来,太阳能电池的尺寸为标准尺寸,其边长为 156mm × 156mm (M0)。电池尺寸在标准尺寸确定后近 10 年之后才发生了第一次变化。如今,电池尺寸已达到 M12,其边长为 210mm × 210mm,参见图 1。电池尺寸的每一次变化都会使陷光面积增加,从最初不足一毫米的细微变化发展到如今的大幅度增加。与 M0 相比,M12 的陷光面积增加幅度高达 81.2%。 长期以来,业界一直认为 M6 将成为新的标准尺寸,同时也会出现一系列不同的尺寸。M6 电池的边长为 166mm × 166mm。与 M0 电池相比,其陷光面积大约增加了 13.2%。尺寸增加直接导致每个组件的总功率增加。考虑到业界的主要目标是增加每个组件的功率,似乎进一步扩大硅晶片尺寸是顺理成章之事。 提高电池和组件性能的另一种方法是使用全新电池材料组合(PERC、HJT 或 TopCon)或全新制造技术:使用多条母线或智能线路,采用双面式、瓦片式或铺装式。参见图 2,了解双面 LED 太阳模拟器示例。 但是,通过增加电池面积来提高功率输出应该是极具成本效益的,尽管生产硬件也需要随着电池面积的增加而发生显著变化。 包含 72 块完整电池的标准 M0 组件的尺寸约为 1000mm × 2000mm,参见图 3。绿线表示母线的方向以及流过组件的电流。M6 或 M12 电池组件会发生哪些改变?这对组件尺寸以及生产设备来说意味着什么? 在研究 M6 或 M12 电池组件的尺寸之前,我们有必要先说明半切电池设计的好处。一个非常典型的组件布局由 144 块半切电池组成。为何电池被一分为二?电池面积变小会使功率损耗减少,因为流过电池的电流减少了。这会导致串联电阻显著降低,功率损耗减少,组件的功率输出提高。 因此,如果两块尺寸较小的电池的面积之和与一块尺寸较大的电池的面积相同,那么,两块尺寸较小的电池能够产生更多电能。另外,流过半切电池中每条母线的电流量也会减少。使用多条母线(6BB 或以上)或使用智能线路可进一步降低电阻。从组件层面来看,功率输出也会增加。 为了避免电池数量较多导致电压升高,这种组件通常由两个电池串构成,每个电池串包含相同数量的电池。在每组中,电池和电池串彼此串联,两组之间的连接方式则为并联。这种连接方式可以将组件的电压保持在太阳能园区基础设施能够承受的水平。对于 M6 和更大尺寸来说,半切电池至关重要,因为它可以避免串联电阻和功率损耗。

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Manz集团的研究合作伙伴神华光伏科技研发有限公司刷新CIGS 总部位于北京和施韦比施哈尔的合资企业NICE Solar Energy (神华光伏科技研发有限公司)自2017年成立以来,一直专注于CIGS技术的研发 Manz 集团的生产设备成就世界纪录 创新世界纪录的组件已通过德国莱茵TÜV认证 NICE Solar Energy (神华光伏科技研发有限公司)为Manz集团与中国能源投资有限公司、上海电气集团于2017年4月所共同组建的中德创新与合作公司。在北京拥有约80名专家,在德国施韦比施哈尔施韦比施哈尔拥有160名员工,具备全球最坚实的CIGS薄膜太阳能技术研发能力。日前由其在德国施韦比施哈尔的研发中心以Manz集团的设备所生产的CIGS薄膜太阳能组件达17.6%(组件面积120 x 60厘米),刷新世界纪录,并已获得德国莱茵TÜV的认证。 此次的成就主要是基于2011年Manz集团在斯图加特太阳能与氢能研究中心Baden-Württemberg(ZSW)支持下所制定的长期的技术路线图。从那时起,隶属于Manz施韦比施哈尔的CIGSlab创新线所生产的CIGS组件在效率上即不断提高,ZSW实验室的效率也得以付诸验证于生产在线。随着NICE Solar Energy于2017年4月成立,从而聚集、增进更多的能量,NICE Solar Energy得以以最快的速度进一步加快CIGS技术的研发。 Manz 集团首席执行官Martin Drasch表示: ‘我们研发合作伙伴NICE Solar Energy达成世界纪录是由多种因素共同促成的:以Manz集团在施韦比施哈尔CIGS生产在线累积数十年的工艺调适开发经验以及不断开发提升效能的生产设备做为基石。最后也是最重要的,NICE Solar Energy施韦比施哈尔和北京的同事们展现了出色的开发能力,因此我们中德团队在行业中进行了前所未有的跨地域合作。’ CIGS组件实验室最高效率为23.35%,这意味着即使现在CIGS组件量产效率实现了17.6%的世界纪录,在未来仍然拥有巨大的潜力可以进一步提高效率。除了提高组件效率外,再加上更高效的生产工艺,未来将能生产出更具成本效益的CIGS薄膜太阳能电池组件。 CIGS技术的特殊优势为能源回收期短,适合在炎热气候中的有利温度系数以及广泛应用于建筑一体化。目前,中国最大的CIGS薄膜太阳能组件生产基地—— CIGSfab正在中国中部城市重庆建设中,该基地配备了Manz生产设备,年生产能力为306兆瓦。 关于Manz集团-热情成就高效能 Manz集团成立于1987年, 是全球高科技设备制造者,业务范围涵盖太阳能、电子、能源储存、代工及客户服务。

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撰稿人:Photonics Systems 集团亚洲区销售副总裁 Eckhard Schäfer 与风能一样,光伏已成为能源转化领域的主要支柱之一。同时也是我们当前所面临的最大社会挑战之一。20 年前,晶体硅太阳电池与薄膜组件的生产仍处于初始阶段。自小批次生产逐步转化为量产以来,一切都焕然一新。 自 20 世纪 70 年代起,激光行业便已开始以极快的速度发展。尽管爱因斯坦在 1917 年提出的受激发射辐射理论为现代激光技术奠定了基础,但却是美国物理学家西奥多·哈罗德·梅曼于 1960 年首次发明了激光,这也被称为是 20 世纪最伟大的发明之一。在同一时期,激光辅助金属切割工艺应运而生,也被投入工业应用中。也是在这时,人类首次实现了自动切割。激光技术终于在 20 世纪 70 年代成为了行业标准。如今,激光切割技术的灵活性与可控性均高于其他机械工艺,其质量更是无出其右。 多年来采用的 PV 激光处理技术 光伏 (PV) 行业相对而言是新兴行业,而激光处理技术早已经历了多番起起落落。回顾往昔,激光工艺历来在晶体硅太阳电池的生产流程中有着多种作用。多年来,不断有新应用用途出现,但往往很快便消弭无声。其中便包括针对金属/发射极穿孔卷绕 (MWT/EWT) 太阳能电池的激光钻孔以及激光刻蚀 (LEI)。

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Gas Recovery and Recycle Limited 首席执行官、英国皇家化学学会会士 Rob Grant 博士到访 PES,为我们介绍了氩气回收技术的最新进展。长期以来,Rob Grant 博士和他的同事们一直致力于改进氩气回收技术。他对未来持乐观态度,认为各国必定能解决与此次新冠肺炎疫情有关的问题,很快恢复生产、生活秩序。当前,一种新产品正处于开发过程的收尾阶段。该产品可用于回收超高纯度的氩气,回收的氩气中的杂质含量低于 0.01ppm,而且不含氮气! PES:Rob,你好!很高兴有机会与你对话。多年来,我们一直在密切关注 GR2L,我们发现你们会定期参与 PES Solar/PV。首先,能否请您简要介绍一下您所在的公司? Rob Grant 博士:GR2L 成立于 2008 年,多年来一直与英国剑桥大学合作开发商用化学链燃烧纯化技术。该技术可解决现有常规气体净化技术无法解决的 10-10,000ppm 杂质量差距(例如,微电子工业处于下限水平,而普通化学加工行业则处于上限水平)。 我们专注于惰性吹扫气体的回收、纯化和再利用。高价值制造业(例如:太阳能光伏、微电子和航空航天领域和医疗市场内的 3D 金属增材制造)通常需要使用这类气体。 如今,GR2L 聚焦于光伏行业内的氩气回收,因为将硅结晶成硅锭的过程中需要使用大量氩气,这是制造硅基太阳能电池的第一步。 2010 年,我们开始与总部位于英国盖特威克附近的英国气体技术集团合作生产 GR2L 的旗舰产品 ArgonØ ¬™并将这种产品推向市场。在半导体和医疗市场,英国气体技术集团在高纯度气体装置方面一直处于领先地位,并且正在与 GR2L 合作。 PES:多年来,你们一直在全球多个行业内开展业务。目前,太阳能/光伏行业的重要性如何?在过去半年里,新冠肺炎疫情在世界各地蔓延,你们的业务在此期间发生了哪些变化? RG:迄今为止,对我们来说,太阳能市场依然是最大的市场,亚洲业务在全球业务中占据主导地位,而 GR2L 的亚洲业务一直在持续增长。如今,太阳能硅锭生产设施都需要使用高纯度氩气吹扫改成 長晶爐,以确保硅晶圆在纯度和性能方面达到要求。 但是,此次新冠肺炎疫情致使我们的太阳能客户将产能和氩气回收方面的投资推迟了 6-12 个月,而且,液化空气供大于求(氩气是液化空气生产过程中的一种副产品)也导致氩气价格持续走低。 在西方,这种影响并不明显,因为天然气公司关闭了许多空气分离装置,导致高纯度氩气的价格上涨,对氩气循环利用的需求也在增加。除太阳能行业以外,有关热处理市场的询价数量显著增加。 PES:ArgonØ ¬™ 已经上市销售了一段时间,那么,这款产品的工作原理是什么?它是否经过任何改进?如何保持自身特色? RG:作为ArgonØ ¬™核心部件的化学链燃烧净化器是 GR2L 的特色专利产品。而且,它可以达到的气体纯度高于 0.5ppm。因此,GR2L 可提供一种分布于整个设施内的紧凑、使用点式的氩气循环利用系统,该系统易于安装,无需其它工艺气体,具有内在多重冗余性,其工厂再循环率通常可达到 95-98%(取决于客户的工艺流程)。 该设备易于使用,仅需极少量的人工干预,非常适用于改造已安装完毕且正在生产硅锭的 1,000 台這兩字刪除 長晶爐,也可用于构建全新生产设施。该系统通过三通阀回收炉内废气,用ArgonØ ¬™ 回收原本会被排放到大气中的废气,然后再进行后续净化。

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如今,要想降低 CAPEX 与 OPEX 并最大限度减少 LCOE,就必须要考虑设备与装机成本这两个关键因素。要打造具有竞争力的项目并取得良好 IRR,一分一厘都不能浪费。这也是 GameChange Solar 始终关注如何优化固定结构与跟踪器设计的原因所在,其目的是在保证质量的前提下降低生产成本,同时进一步完善安装设计与组件,从而缩短 EPC 工作耗时与安装所需人手。 在 GameChange Solar 的诸多贡献中,有一项最为重要,也与投资者和开发者的利益相符,那就是为其项目投资取得更高的 IRR。公司的迅速成长归功于以下8大要素: 第一:采用高强度钢材设计的强大追踪器,最高可抵御 175 英里/时或 250 公里/时的风速,并以 35-45 度防御角度放置,从而避免产生驰振效应。 驰振效应是由于固定在支架上的组件角度为0度时,组件持续震动而产生共振,振幅加剧后导致组件脱离支架而掉落。在数月前的几起事故里均有发生。35-45度的角度则需加固立柱。 CPP 已对风洞太阳能试验研究中的气动弹性计算结果提供了大量反馈,该项研究在 GameChange Solar 的 Genius 追踪器上以 1 (1P) 和 2 (2P) 两种端口速度进行,双玻组件十分盛行。 第二: 采用单线跟踪器,能够最大化覆盖布局空间,提高覆盖率与产能输出。 对于开发者、赞助方和投资者来说,最重要的目标之一便是最大限度提升太阳能产能,将以千瓦/年为单位的产能转化为以美元/年为单位的收益,尽可能提高 IRR。 跟踪器的主要优势之一是提高土地覆盖率,将光伏项目对于场地的布局限制发挥到极致,确保每一平方米的场地上都已安装了可产生能源的模块。 第三: 运用人工智能,借助公司的自有算法实现产能最大化,其中采用 GameChange 特色功能:TopoSmart、SmartStow 和 WeatherSmart。

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撰稿人:EKO Instruments EU 首席科学家 Mário Pó 博士和 EKO China 市场总监 Caris Chan 2016 年,EKO 基于新创新概念推出了一款符合 ISO9060:2018 标准的 A 级日射强度计—MS-80。MS-80 结合了当时最先进的热电堆探测器和石英漫射器技术,是顶级“快速响应”和“光谱平坦”子类别中唯一一款 A 级日射强度计。MS-80 可提供前所未有的零点偏移性能和五年再校准间隔,具有设计紧凑、功能强大、使用方便的特点。 MS-80 的性能达到了其它日射强度计难以企及的水平。自上市以来,MS-80 凭借其性能和功能特点大放异彩,成为备受太阳能、气象学和楼宇自动化行业青睐的优质产品。随后,MS-80 的数字版本 MS-80A 和 MS-80M 也相继上市,满足了 4-20mA 工业信号接口和 Modbus 的需求。 作为市场上最好的 A 级日射强度计, MS-80 已达到顶级水平。如今,我们又将 MS-80S 的卓越性能和优势与全新内部诊断系统相结合,让用户不仅可以远程查看内部温度、湿度、倾角和侧倾角,还可以从 4 通道智能接口中选择输出,轻松将 MS-80S 连接到具有 Modbus 485 RTU 和 SDI-12 的任何模拟或数字测量系统,实现数字输出。此外,用户仅用一根电缆即可使用 4-20mA 和 0-10mA(0-1V)模拟选项。 最重要的是,我们还推出了“Hibi”。“Hibi”是由 EKO 开发的一种全新定制程序,让用户可以使用标准笔记本电脑实时查看传感器的内部诊断信息、自定义设置以及辐照度、湿度、内部温度和倾角数据。此外,Hibi 还具有可用于短期和长期测量的数据记录功能。 对于那些安装在不易到达位置的日射强度计(例如,高杆、偏远地区或禁区),用户可使用 Hibi 远程访问诊断数据,从而减少实地探访的需要。工程师也可以足不出户,在办公室进行定期维护检查。他们可以通过 Modbus 和 SDI-12 信号监测功能来查看仪器是否保持水平或是否处于阵列平面内的适当位置。

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不同层次的方法及其具体挑战形式 撰稿人:Giovanni Fanizza - 总经理 康维明工程薄膜(张家港)有限公司 太阳能是最丰富、最清洁、最高效的可再生能源之一。然而,这并不能使它免受工业产品的机构及挑战的制约。太阳能电池板的制造及其作为能源生产所起的作用,依赖于一系列不可再生原材料、耗能生产过程以及在其使用和处置期间的复杂条件。为了弥合这种明显的对立,所有光伏产业的参与者都应该尽最大努力,不仅是为了推动整个绿色产业的发展,而且必须认真重新审视他们所提供的产品和服务,并持续投资并改善这些产品和服务。其结果可能不会,甚至永远不会完全反映出非可再生能源零损耗的目标,但我们仍不能将循环经济的概念留在一个纯粹的梦境中。 主要方面及解决方案 在联合国报告《资源效率和气候变化——低碳未来的材料效率战略》[1]中,作者将循环经济定义为“经济是指把产品、材料和资源的价值尽可能长时间保持[…],并产生的废弃物最小化” 如果应用到太阳能行业,人们就可以将其转化为太阳能电池板,尽可能提高其输出功率、 产出和持续时间。并且应采用对环境影响最小的材料。 就输出效率而言,最主要的焦点是电池,在过去的5年里,太阳能电池技术的许多最新进展都来自于电池的研发,电池板的平均转换效率从15%提高到20%。这一效率的大幅提升使得标准尺寸太阳能电池板的额定功率从250W增加到330W。 然而,对于整体面板功率而言,电池功率只是一个因素,其他因素还包括电池布局、配置和面板尺寸。从电池到组件的损耗、热耗散、光反射能力或其他因素(如能够吸收电池两边的光)是影响组件将更多入射阳光转换为电能的关键因素。这就是使用高性能材料而不是电池所发挥作用的地方。以通常用于太阳能电池绝缘和保护的背板为例:当背板使用非标准但专门设计的成分时,背板确实可以提高组件的输出率。该种背板使用了特殊成分制成的层压板,如用于高湿度屏障的超厚聚合物和辅料,用于冷却的金属化层,以及用于哑光或光泽饰面的创新涂层、用于增强反射的印刷定制的电池间网格。双面组件制造商的利润来自创新的高透明背板,该透明背板由一家领先的光伏制造商提供,其总部位于在意大利,生产基地位于意大利和中国。这些背板由特殊的抗紫外线和抗水解的共挤聚酯制成,因此不仅是标准双面电池的理想解决方案,而且也是湿度敏感型双面电池(例如HJT)的理想解决方案。 其次,在整体安装效率方面,地理、环境和建筑条件都起着重要作用。 每种设置都有其特定的要求,同样,高性能的背板和前板以及其他专门设计的层压板都可以在这方面发挥着重要作用。例如,在高湿度和高温环境下,浮动光伏装置很容易损坏组件的输出功率,它必然需要具有超低透水率和优越的防潮性能材料,如由集成铝层制成的背板。反射率值是另一个因素,在地面安装的高反射镜层压板作为双面和标准安装的 改装, 可显著地帮助提高地面反射率, 从而提高组件的最终输出率。

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SNEC2020国际太阳能光伏与智慧能源(上海)展览会暨论坛’(简称’光伏两会’)将于2020年8月7-10日在中国·上海浦东嘉里大酒店(浦东新区花木路1388号)隆重举行,同期举行’2020国际储能和氢能及燃料电池工程技术大会暨展览会。 大会拟邀请中国国家能源局、科技部等相关政府部门的领导出席,并做政策方面的主题演讲,已邀请了以澳大利亚新南威尔士大学Martin GREEN教授、国际太阳能学会(ISES)上任主席David RENNE教授、美国国家可再生能源实验室(NREL) Michael WOODHOUSE博士、新加坡太阳能研究所(SERIS)所长Armin ABERLE教授为代表的来自全球光伏产业的权威科学家及技术专家,在论坛上作重要演讲。 本届大会会议形式多样,内容丰富。除’大会开幕式&主题论坛’、’全球光伏领袖对话’、’全球光伏前沿技术大会’、’全球绿色能源与光伏金融峰会’等活动外,还有’石墨烯光电应用高峰论坛’与’能源互联网技术与应用高峰论坛’等专注应用市场的研讨会。大会将吸引全球政界、行业界、学术界、产业界、金融界、传媒界、国际分析机构等相关业者,共同探讨全球光伏市场的合作发展策略。 此外,’国际储能和氢能及燃料电池工程技术大会’将汇聚国际储能和氢能和燃料电池领域的政策制定者,行业专家与学者、领军企业、金融机构、咨询机构和权威媒体,共同探讨产业政策导向、前沿技术、市场趋势、商业模式和融资渠道等。 随着我国新冠肺炎疫情形势逐渐好转,各类会议会展活动陆续’解封’后开始启动,这对行业无疑是一个振奋人心的消息。在此良好态势下,SNEC2020’光伏两会’亦盼望能够携手太阳能光伏领军企业,迅速出击,一致行动,争做疫情维稳之后独树一帜的行业引领者,打响产业复苏的第一枪,共同引领和推动后疫情时代的光伏产业发展!

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PES 与 ADLER 首席执行官 Helge Glück 进行了对话,主要探讨了日新月异的光伏产业的最新趋势与新技术,以及光伏保险丝市场将如何适应新的安全挑战与技术挑战。 PES:您好,Helge,很荣幸您能来到 PES,欢迎您来。首先,您能否简要介绍一下 Adler? Helge Glück: 好的,非常荣幸。ADLER Elektrotechnik Leipzig GmbH 是一家德国制造商,主要生产电路保护元件,尤其是高速直流保险丝。企业发展重点倾向于快速发展的可再生能源市场。 我们快速适应了光伏和电动汽车产业的新趋势,迅速成长为太阳能和电动汽车应用的电路保护元件主要制造商。 企业的工程背景和技术背景可以追溯到前身 Wickmann 集团,该集团曾是德国电路保护产业的大型制造商。 因此,今天的 ADLER 才能够拥有 1000V 和 1500V 光伏保险丝与配件的综合产品目录。 PES:首先,让我们来了解一下光伏市场的整体情况。过去 5 年里,太阳能电池板效率迅速提高的同时,价格也在大幅下跌。您认为这一趋势未来是否会持续?还是说当前已达到顶点? HG:毋庸置疑,过去几年,光伏能源市场对这种太阳能电池板效率不断提高、价格不断下降的情况已经越来越习以为常。与此同时,我们预计,2019 年全球太阳能市场和太阳能安装总量将突破 100 千兆瓦大关。考虑到中美贸易战态势,欧洲太阳能面板已经相当低廉,但最终价格将趋于稳定。 而关于太阳能电池板的开发,电池效率的提升率可能不会下降太多。晶科能源、隆基、阿特斯太阳能均已宣布即将推出功率高达 400W 的产品。 目前,我们可以发现,除了当下的单 PERC 模块,市场中还出现了新一代双面太阳能电池板,这类产品将进一步提高未来的太阳能装置效率。有猜测称新一代太阳能电池板可提供的能量将比传统太阳能板高出 11%。

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Over the last years, some new sensors have been developed, for monitoring photovoltaic plants. This has been possible due to close co-operation, in research and development, between Ingenieurbüro Mencke & Tegtmeyer GmbH (M&T) and Institut für Solarenergieforschung Hameln/ Emmerthal (ISFH). The new PVIS reference irradiance sensor will be available later this year, once the final optimization and accelerated environmental testing is completed. Whilst we now concentrate on this sensor, which conforms to the IEC 61724-1:2017 standard as well as with WPVS (World Photovoltaic Scale), we will present the new BigRef sensor in the next issue of PES Solar. We would like to thank all colleagues, who have made this technique possible.

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