疊瓦作為一種平臺性的組件制造技術(shù)，批量應(yīng)用后，一直受到專利方面的困擾，可靠性方面的質(zhì)疑聲音也較多。盡管如此，憑借其在組件效率提升方面的比較優(yōu)勢，近兩年來，疊瓦仍呈現(xiàn)出較為強(qiáng)勁的增長勢頭。2018年全球疊瓦組件出貨量在1GW左右;2019年前10個(gè)月，不完全統(tǒng)計(jì)，疊瓦組件出貨量已超過1.5GW。 為適應(yīng)市場需要，自2016年開始，鑒衡認(rèn)證中心推出了“領(lǐng)跑者”先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品認(rèn)證制度。有別于常規(guī)產(chǎn)品認(rèn)證，該項(xiàng)制度將“技術(shù)成熟度”作為一項(xiàng)重要的評價(jià)指標(biāo)。此前，對技術(shù)成熟度的評審，針對的是制造端，主要包括以下方面的評審：設(shè)計(jì)鑒定和定型的適度性、制造過程的工藝成熟度、目標(biāo)效率命中率、不良品率及技術(shù)的隱性風(fēng)險(xiǎn)等。近期，針對高效組件應(yīng)用過程出現(xiàn)的問題，以及國家認(rèn)監(jiān)委加強(qiáng)事中、事后監(jiān)管的總體要求，鑒衡認(rèn)證中心針對性地開展了認(rèn)證產(chǎn)品應(yīng)用效果的證后評價(jià)工作。

本文以疊瓦組件為例

事例性地說明認(rèn)證產(chǎn)品證后評價(jià)的基本思路

一、疊瓦組件的比較優(yōu)勢

根據(jù)生產(chǎn)廠家宣稱的技術(shù)優(yōu)勢，歸納起來，疊瓦組件主要有以下特點(diǎn)：

更高效率;

與現(xiàn)有電池和組件生產(chǎn)線的兼容性較強(qiáng);

根據(jù)需要，可更為靈活地調(diào)整組件的版式和大小;

有效降低遮擋和隱裂對組件的性能影響。

以下為根據(jù)鑒衡在產(chǎn)品認(rèn)證及電站檢測過程獲取的數(shù)據(jù)和信息，針對企業(yè)宣稱的優(yōu)勢，給出的評價(jià)結(jié)果▼

1)組件效率

疊瓦組件的最大特點(diǎn)是將電池主柵置于電池的疊層之間，且電池間無橫向間距，見圖1。此種設(shè)計(jì)可以增加組件的有效受光面積，進(jìn)而降低電池和組件間的效率差，提升組件效率。

圖2為根據(jù)鑒衡認(rèn)證過程的檢測結(jié)果，從4家企業(yè)各選取一款典型疊瓦組件，給出的電池和組件效率差及組件與電池總面積的增加率。

圖1. 疊瓦組件的典型結(jié)構(gòu)

圖2

注：電池與組件效率差、組件面積增加率分別按以下公式計(jì)算：

電池與組件效率差 = 抽檢批投用電池樣件效率均值—抽檢批樣本組件效率均值;

組件面積增加率 =(組件面積—電池總面積)/組件面積。

從圖2可以看出，與常規(guī)組件相比，疊瓦組件面積增加率降低7.8% 左右，與理論計(jì)算值(假定主柵焊帶寬度為1mm,電池橫向間距為1.5mm)基本相當(dāng);效率差減少0.9%左右，即采用同樣效率的電池，組件效率可以提升0.9%，以效率為19%的310W組件為例，與有些廠家宣稱的功率增加15W基本一致。

2)產(chǎn)線兼容性

疊瓦組件用電池的生產(chǎn)與現(xiàn)有產(chǎn)線具有完全的兼容性。組件生產(chǎn)需要增加或調(diào)整某些工藝環(huán)節(jié)，見圖3。

圖中紅框內(nèi)為新增或需要調(diào)整的工藝環(huán)節(jié)，其他為常規(guī)組件兼容性工藝環(huán)節(jié)。總體看，疊瓦組件大部分工藝環(huán)節(jié)與現(xiàn)有產(chǎn)線具有兼容性。需要提醒的是，紅框內(nèi)的工藝，不同組件生產(chǎn)企業(yè)裝備和工藝控制水平不一樣，并導(dǎo)致產(chǎn)品使用性能及可靠性水平差異較大。

3)組件版式和尺寸目前，市面上常規(guī)組件有2種基本版型，60型和72型。疊瓦組件已突破原有的版型設(shè)計(jì)，除60和72擴(kuò)展型，又出現(xiàn)了準(zhǔn)78型。表1為3個(gè)企業(yè)典型版型的示例。

從表中可以看出，由于電池尺寸變小，根據(jù)不同應(yīng)用場景，可以更為靈活地調(diào)整單塊組件的電池?cái)?shù)量和組件尺寸。需要提醒的是：目前電池和組件的外形尺寸，包括電學(xué)參數(shù)，過于雜亂，亟待規(guī)范。

4)遮擋影響圖4為根據(jù)生產(chǎn)廠家宣稱優(yōu)勢，給出的疊瓦與常規(guī)組件電路結(jié)構(gòu)及遮擋影響示意圖。

圖4. 電路結(jié)構(gòu)與遮擋影響示意圖

根據(jù)鑒衡的監(jiān)測結(jié)果，實(shí)際應(yīng)用中，不同遮擋條件下，疊瓦組件作用效果不盡相同。圖5為兩種典型的遮擋條件圖示。在圖中所示的兩種遮擋條件下，與常規(guī)組件相比，A條件下，疊瓦組件對降低遮擋影響的作用不明顯;B條件下，疊瓦組件在降低遮擋影響方面，作用明顯。

圖5. 不同遮擋條件圖示

以對組串級性能影響為評價(jià)單元，總體看，實(shí)際應(yīng)用中，存在組件或組串級遮擋時(shí)，效果不明顯;存在電池或電池串級遮擋時(shí)，疊瓦組件在降低遮擋影響方面，效果明顯。對比疊瓦組件與常規(guī)組件的電路結(jié)構(gòu)，理論上也能對上述現(xiàn)象做出解釋。

5)隱裂影響圖6為常規(guī)組件，無明顯缺陷與存在碎裂片組件電學(xué)參數(shù)的示例性對比;圖7為疊瓦組件，無明顯缺陷與存在碎裂片組件電學(xué)參數(shù)的示例性對比。

圖6. 常規(guī)組件，正常及存在碎裂片組件電學(xué)參數(shù)對比

圖7. 疊瓦組件，正常及存在碎裂片組件電學(xué)參數(shù)對比

從圖6、圖7中的兩組數(shù)據(jù)對比看，對常規(guī)組件，存在較為嚴(yán)重的碎裂片時(shí)，Vmp、Imp、Pmp均顯著降低;對疊瓦組件，存在較為嚴(yán)重的碎裂片時(shí)，Vmp、Imp、Pmp的降幅明顯低于常規(guī)組件，說明疊瓦組件可以有效降低隱裂(碎裂)對性能的影響。對比疊瓦組件與常規(guī)組件的電路結(jié)構(gòu)，理論上也能對上述現(xiàn)象做出解釋。

二、疊瓦組件的技術(shù)成熟度

圖8為產(chǎn)品生命周期法則圖示。目前，已有多家組件企業(yè)量產(chǎn)疊瓦組件，全球出貨量已接近組件總出貨量的2%?？傮w判斷，疊瓦組件尚處于導(dǎo)入期到成長期的過渡階段。此階段需要進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，特別是可靠性;適度降低與常規(guī)組件的價(jià)差，提高性價(jià)比;進(jìn)一步理清產(chǎn)品市場定位?？傮w判斷：上述問題解決得好，會走出圖8中“A”走勢;解決得不好，不排除“B”或“C”走勢的可能。

圖8.產(chǎn)品生命周期圖示

1)需要重視的應(yīng)用質(zhì)量問題

圖9為在投運(yùn)一段時(shí)間的電站中，抽檢疊瓦組件中存在的典型EL缺陷圖例。

圖9. 疊瓦組件典型EL缺陷

圖中給出的4種缺陷形式，全部為疊瓦組件因電氣連接方式的改變?nèi)菀桩a(chǎn)生的缺陷。從對組件性能的影響程度看，A類缺陷的影響較小;B類缺陷有一定影響，會導(dǎo)致組件Vmp下降;C類缺陷有較大影響，會導(dǎo)致組件Isc上升，Imp下降;D類缺陷有嚴(yán)重影響。另外，某些缺陷，會導(dǎo)致嚴(yán)重的熱斑，見圖10。

圖10. 內(nèi)部質(zhì)量導(dǎo)致的熱斑圖示

從應(yīng)用情況看，不同廠家供應(yīng)的疊瓦組件，出現(xiàn)的缺陷類型和程度有較大差異。有的廠家供應(yīng)的組件，如隆基樂葉，抽檢組件中并未發(fā)現(xiàn)對組件性能有較大影響的缺陷;有的廠家供應(yīng)的組件，存在對組件性能有較大影響的缺陷，且缺陷比例在不可接受的水平。說明不同廠家疊瓦組件的技術(shù)成熟度存在較大差異，有的已基本具備大批量供貨的條件;有的尚存在需要進(jìn)一步解決的技術(shù)質(zhì)量問題。

2)需要考慮的制程質(zhì)量問題

疊瓦組件將電池間連接方式由焊帶焊接改為導(dǎo)電膠連接。總體看，還有需要進(jìn)一步研究和解決的問題，特別是導(dǎo)電膠粘結(jié)劑和導(dǎo)電粒子的選擇及粘結(jié)工藝控制，包括返修工藝的選擇。追溯某些使用過程中所發(fā)現(xiàn)缺陷的導(dǎo)致原因，可以歸結(jié)為電池間連接技術(shù)不夠成熟或制程質(zhì)量控制不當(dāng)?shù)取?目前，可供選擇的導(dǎo)電膠粘結(jié)劑主要有丙稀酸、有機(jī)硅、有機(jī)氟、環(huán)氧樹脂等4種，導(dǎo)電粒子有純銀和銀包銅兩種。不同類型的導(dǎo)電膠在工藝性能、粘結(jié)性能、高溫和低溫性能、固化速度、耐候性、可返修性等方面存在較大差異，有必要針對組件長期運(yùn)行的需要，將可靠性放在首位，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性來選擇適宜的導(dǎo)電膠。另外，目前的粘結(jié)工藝有點(diǎn)膠和印刷兩種方式，不同企業(yè)的自動化程不盡相同，也需要從質(zhì)量和工藝控制一致性的角度，研究并解決工藝控制中存在的問題，包括提高設(shè)備的自動化程度。在返修方面，目前的返修工藝有兩種，一種是局部更換問題點(diǎn)的電池，另一種是采用橋接的方式，需要強(qiáng)調(diào)的是，無論采用哪種工藝，均需保證返修組件的電學(xué)參數(shù)滿足要求。

三、結(jié)語

疊瓦組件的性能優(yōu)勢比較明顯，需要解決的問題同樣突出。從投放時(shí)間和市場占比看，疊瓦組件尚處于起步階段，各廠家需要抱著“呵護(hù)”的心態(tài)，重視并解決產(chǎn)品制造和使用中出現(xiàn)的問題，逐步打消業(yè)內(nèi)的疑慮，謹(jǐn)防“一個(gè)老鼠壞一鍋粥”情況的發(fā)生。CGC