前两篇推文我们总结了硅料、硅片以及电池片环节，本篇就是组件环节啦！
由于单片太阳电池片输出电压较低，未封装的电池片由于环境的影响电极容易脱落，因此必须将一定数量的单片电池采用串、并联的方式密封成太阳电池组件，以避免电池电极和互连线受到腐蚀，另外封装也避免了电池碎裂，方便了户外安装，封装质量的好坏决定了太阳电池组件的使用寿命及可靠性。
光伏组件的主要结构包括：太阳能电池片、光伏玻璃、封装材料、背板、边框以及接线盒。电池片我们前文讨论过，在此不再赘述；光伏玻璃一方面要给电池片起到保护支持作用，另一方面又要具有较高的太阳光透过率，保证电池片接受足够的太阳辐射来发电；封装胶膜EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)是一种热融胶粘剂，常温下无粘性且具有抗粘性，经过一定条件热压后发生熔融粘接与交联固化，并变得完全透明，在与玻璃粘合后，能提高玻璃的透光率， 因此对组件的输出有增益作用；背板对电池片起保护和支撑作用，具有可靠的绝缘性、阻水性、 耐老化性，太阳能背板具有三层结构（ PVDF/PET/PVDF ），外层保护层 PVDF 具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为 PET 聚脂薄膜具有良好的绝缘性能，内层 PVDF 和 EVA 具有良好的粘接性能；边框保护组件和组件与方阵的连接固定，采用粘结剂对边缘进行密封；接线盒将太阳能电池产生的电力与外部线路连接，传导光伏组件所产生的电流。
组件的生产流程包括：电池测试、正面焊接、背面串接、层压敷设、 组件层压、 修边、 装框、 焊接接线盒、 高压测试和组件测试。
电池测试：通过测试电池片输出参数（电流和电压）的大小，对性能相近的电池片进行分类，提高电池片利用率。正面焊接：用红外灯作为热源， 将汇流带（ 镀锡铜带） 焊接到电池正面的主栅线上。焊带的长度约为电池边长的 2 倍，多出的焊带在背面焊接时与后面电池片的背面电极相连。背面串接：将两片电池的正负极进行依次串联，并在组件串的正负极焊接出引线。层压敷设：当背面串接环节完成且检验合格后，将组件串、玻璃、切割好的电池封装胶膜（ EVA）、玻璃纤维以及聚氟乙烯复合膜（ TPT 背板） 按照一定的层次敷设好，并准备压层。在此环节中，玻璃应事先涂一层试剂以增加玻璃和 EVA 的粘接强度。组件层压：将敷设好的电池放入层压机内，将组件内的空气抽出以营造真空环境，再通过加热的方式使 EVA 熔化，以此将电池、玻璃和背板粘接在一起，最后冷却并取出。修边：去除在层压环节中EVA 熔化而向外延伸固化形成的毛边。装框：通过为玻璃组件安装铝框以增加组件强度，延长使用寿命。焊接接线盒：在组件背面引线处焊接，以利于电池与其他设备或电池间的连接。高压测试：在组件边框和电极引线间施加一定的电压， 通过测试组件的耐压性和绝缘强度，以选择在恶劣的自然条件下不被破坏的组件。组件测试：目前主要通过模拟太阳光来对电池的输出功率进行标定，通过测试其输出特性，来确定组件的质量等级。组件环节主要是通过提高输出效率来降低成本，其中包括三个方向：光学优化（如使用透光性更高的镀膜玻璃、反射性更强的背板）、电学优化（如使用多主栅、半片及叠瓦技术）和结构优化（如采用无框及双面玻璃等结构）。双面组件是依据上一章所讲的双面电池片技术，把原先不透光的一整块背电极，做成像正面一样透光的栅线，然后再通过一定的参杂手段，把背部也制成PN结，从而保证了反射光和散射光能够正常摄取。双面组件一般采用的是双玻的形式，当然也有使用透明背板的，可以降低组件的重量。
当前，电学优化是组件环节降本的主要方向，包括半片、多主栅、叠瓦等方式。
半片组件：半片组件技术是使用激光切割法沿着垂直于电池主栅线的方向将电池片切成尺寸相同的两个半片电池片，由于电池片的电流和电池片面积有关， 切割后就可以把通过主栅线的电流降低到整片的 1/2，当半片电池串联以后，正负回路上电阻不变，根据功率P=I^2*R可得功率损耗降低为原来的1/4，从而降低组件的功率损失，提高了封装效率和填充因子。半片技术前端增加了切割电池片的步骤，同时需要对串焊及层压过程进行适当的调整，与传统产线设备兼容性高，主要增加了激光切割设备，新增投资少。
叠瓦组件：利用切片技术将栅线重新设计的电池片切割成小片（1切5或1切6），将每小片叠加排布，用导电胶材料焊接制作成串，再经过串并联排版后层压成组件，使电池以更紧密的方式互相连结，从而在相同面积下放置更多的电池片，此外无焊带的设计避免了焊带遮挡，减少了组件线损， 降低了电池片互联电阻，使得组件功率大幅提升。在可靠性上，叠片的连接方式可分解电池片所受应力，比传统组件更好地承受机械载荷，且隐裂更少。叠瓦技术的难点在于：1）涉及到激光切割损伤，容易造成电池效率降低；2）不同材料导电胶的热膨胀系数存在差异，需要综合考虑导电胶与其他材料的匹配性和综合老化性能；3）栅线设计。
叠瓦组件工艺上需要增加划片、涂胶、叠串工艺，同时对层叠工艺进行改进，对应到设备端，需要在前端增加划片机、丝网印刷机、叠瓦串焊机组成的叠瓦焊接成套设备，同时对层叠步骤所用到的排版机和汇流焊机进行一定的技改。叠瓦组件因技术难度大，设备改进多，单 GW 设备投资相比常规组件设备投资更高，据奥特维招股书披露，目前叠瓦组件设备投资大约为 1.4~1.5 亿元/GW。
多主栅技术（Multi Busbar，MBB）：通过增加电池片上主栅数量，大幅降低了主栅的宽度，从而降低了银浆使用量。而主栅宽度的降低也减少了对受光区域的遮挡，提升了受光面积。此外，多主栅技术还能使电池片的电阻和电流分布更加均匀，降低了阻抗损失，也降低了隐裂和断栅等负面影响。以 5 主栅电池组件为例，其主栅宽度为 1mm，而多主栅电池组件的主栅可窄至 0.1mm，可大幅降低银浆耗量。随着工艺技术的优化和设备更新，多主栅电池组件的市占率将在未来迎来快速增长。当然，电池片上的主栅数量并不是越多越好，否则主栅全部遮挡了电池片，就不能发电了，存在最佳主栅数量以保持成本和效率的最佳平衡。
2020年，随着下游应用端对双面组件发电增益的认可，以及受到美国豁免双面组件201关税影响，双面组件市场占比相对于2019年上涨15.7个百分点至29.7%，如果没有玻璃价格上涨影响，其市场占比增幅或将更大。2021年，玻璃供应紧张的局面将逐步缓解，双面发电组件的应用规模将进一步扩大。预计到2030年，单双面组件市场占比相当。图6. 单面及双面组件占比及预测（2020-2030）
2020 年，半片组件市场占比反超全片组件，占据了主要的市场份额，占比达 71%，同比增加 50.1 个百分点。由于半片或更小片电池片的组件封装方式可提升组件功率，预计未来其所占市场份额会持续增大。相较叠瓦组件而言，半片在技术上更易控制，设备投资门槛也较低，因此随着不少厂商导入半片电池组件，该技术将很快成为主流产品之一。且半片或更小片电池组件渗透率的提升也将带动激光划片机和串焊设备需求的提升。而叠瓦电池组件则因技术难度较大，资金门槛较高，因此在短期内难以形成规模。但根据 CPIA 预测， 从长远视角来看，尽管叠瓦技术发展速度较多主栅和半片技术慢，但市场份额仍会逐年增长至稳定水平。
图7. 全片、半片及叠瓦组件占比及预测（2020-2030）
根据PV InfoLink供需数据库统计，隆基以超过20GW的黑马之姿站上组件出货量第一的宝座。连霸出货冠军多年的晶科退居第二，第三名则是一路稳健布局持续成长的晶澳。后续依序是天合、阿特斯、韩华Q-Cells、东方日升、正泰、First Solar、尚德。尽管全年出货排名出现变动，但2020全年出货TOP 10成员基本上与2020上半年相同。
表中TOP 10厂家总计约114.1GW的组件出货量，占据了2020年 140GW总需求的81.5%。其中，前五名厂家的出货成长尤其明显，相比2019年都有超过3成的年成长率，也显示大者恒大、汰弱留强的产业趋势依然持续。2021年各大厂家也有相当积极的出货目标，预期全年前十大厂家的市占率将随着大厂们持续大举扩张新产线，TOP 10的市占率预计将占到全球总需求的9成以上。组件设备与组件制备的各个工艺流程相对应，主要设备包括激光划片机、串焊机、自动叠层设备、层压机以及自动流水线。具体环节看，焊接环节需要的设备有激光划片机、汇流条焊接机、电池片串焊机；层叠环节需要的设备为摆模板机；层压环节需要层压机；EL测试环节需要EL测试仪；装框环节需要的设备为自动摆框装框机；装接线盒环节需要接线盒焊接机；清洗环节需要的设备为组件翻转单元；IV 测试环节用到的设备为 IV 曲线测试仪；成品检
验环节需要的设备为翻转检查单元；包装环节需要包装产线。除上述单一设备外，设备厂商还可提供组件自动化装备产线，涵盖各个环节。在单GW组件产线的设备投资中，串焊机和层压机的价值量较高，投资占比约为33%和13%。
目前国内组件生产设备基本已全部实现国产化，激光切割设备生产技术成熟，帝尔激光和大族激光凭借其在电池片环节激光设备的研发能力和生产能力，较早进入这一市场，先导智能、沃特维和光远股份等企业也掌握了激光切割机的生产技术。先导智能开发的叠瓦一体焊接机集整片上料、激光划片、丝网印刷、叠片焊接于一体，设备产能可达 3000 片/小时。目前，串焊机主要厂商包括先导智能、金辰股份、奥特维等；排版机的主要供应商包括宁夏小牛、三工智能和奥特维；层压机主要供应商包括金辰股份、苏州晟成和博硕光电，分选机的厂商主要以奥特维、天准科技为代表。
光伏玻璃是一种低铁含量的硅酸盐玻璃，在光伏领域被称为超白玻璃，其原材料主要为纯碱和石英砂。根据应用可分为两大类：一类是应用于晶硅电池的超白压延玻璃，另一类是应用在薄膜太阳能电池上的透明导电氧化物镀膜玻璃。 晶硅太阳能电池所用的超白玻璃仅仅是太阳电池组件封装时的一种封装材料，除了对它的可见光透过率和外观、尺寸有要求外，并无其它特别要求。所以，业界普遍采用压延法生产，超白玻璃在晶硅太阳电池组件中仅占其成本的2%～3%。随着双面组件渗透率的提升，对于晶硅光伏玻璃的需求进一步提升。基于超白玻璃的镀膜盖板玻璃具有透光率高、表面耐脏污、抗老化性好等优点，将占据主流的市场份额。 薄膜太阳能电池则对玻璃要求较高，需要带有透明导电氧化物TCO层的平板玻璃作为基板，在此基础上制作各种太阳能薄膜涂层。由于薄膜制备需要高温镀膜工艺，所以对玻璃的平整度、透光率、镀膜工艺等要求较高，业界通常采用浮法生产，材质为钠钙超白玻璃。与晶硅太阳能电池中的超白玻璃不同，镀膜玻璃是薄膜太阳电池中的一个关键原材料，其成本大约占整个薄膜太阳电池成本的33%以上。 光伏玻璃主要厂家包括信义光能、福莱特。根据目前各企业的扩产规划，两家龙头的合计市占率将在两年内超过60%。 为光伏焊带，又称镀锡铜带或涂锡铜带，细分为汇流带和互连条，应用于光伏组件电池片之间的连接，发挥导电聚电的重要作用。焊带是光伏组件焊接过程中的重要原材料，焊带质量的好坏将直接影响到光伏组件电流的收集效率，对光伏组件的功率影响较大。汇流带是连接光伏电池串及接线盒的涂锡焊带，不与电池片直接接触，具有传输光伏电池串电流的功能。互连条是连接光伏电池片的涂锡焊带，焊接于电池片的主栅线上，具有收集、传输光伏电池片电流的功能。 相关企业宇邦新材正在申请创业板上市，新三板上市企业有爱廸新能、同享科技等。 光伏组件的上层封装一般使用透明EVA胶膜；白色 EVA 胶膜具备高反射率、低封装功率衰减等优势，可有效提升太阳能组件的发电效率，适用于单玻组件的下层封装，可提升功率 1.2~3.5W。POE 胶膜具有优异的水汽阻隔能力和离子阻隔能力，水汽透过率仅为 EVA的 1/8 左右，具有优异的抗 PID (Potential Induced Degradation,潜在诱导光衰减)性能，能有效提高双面组件的使用寿命，适用于双面组件下层封装。共挤型POE胶膜不仅有POE胶膜的性能，还可以降低成本，可作为POE胶膜的替代产品，用于双玻组件。 2020年，组件封装材料仍以透明EVA胶膜为主，约占56.7%的市场份额，较2019年下降12.9个百分点，主要是双玻组件市场占比的提升和EVA粒子涨价导致，其下降部分由共挤型POE胶膜和POE胶膜替代。2020年POE胶膜和共挤型POE胶膜合计市场占比提升至25.5%，随着未来双玻组件市场占比的提升，其市场占比将进一步增大。而由于成本原因和原材料市场供需不平滑，短期内POE市场占比或将下降。随着未来供需关系的改善以及异质结组件封装需求的扩大，POE胶膜市场占比将进一步提升。
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