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接線盒是光伏組件的重要組成部分
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-11-01

光伏發(fā)電的基本原理是利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)，在太陽(yáng)能電池內(nèi)部PN結(jié)上形成電位差，從而將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。

太陽(yáng)能電池指利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽(yáng)的輻射光能通過(guò)半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，又稱(chēng)為光伏電池。太陽(yáng)能組件指由若干個(gè)太陽(yáng)能電池通過(guò)串并聯(lián)的方式封裝而成，可以單獨(dú)使用，也可以串聯(lián)或并聯(lián)使用，作為離網(wǎng)或并網(wǎng)太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的發(fā)電單元。

光伏發(fā)電系統(tǒng)主要有離網(wǎng)光伏發(fā)電、并網(wǎng)光伏發(fā)電、分布式光伏發(fā)電三種類(lèi)型。光伏組件接線盒是保障整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)高效、可靠運(yùn)行的重要部件。由于太陽(yáng)能光伏電站運(yùn)營(yíng)環(huán)境的特殊性，接線盒常年暴露在室外使用，其產(chǎn)品應(yīng)具有抗老化、防滲透、耐高溫、耐紫外線的特性，能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境條件下的使用要求。

離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)適用沒(méi)有并網(wǎng)或并網(wǎng)電力不穩(wěn)定的地區(qū)，離網(wǎng)光伏系統(tǒng)通常由太陽(yáng)能組件、控制器、逆變器、蓄電池組和支架系統(tǒng)組成。他們產(chǎn)生直流電源可直接通過(guò)白天或儲(chǔ)存在蓄電池組中，用于在夜間或在多云或下雨的日子提供電力。

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是由光伏電池方陣并網(wǎng)逆變器組成，不經(jīng)過(guò)蓄電池儲(chǔ)能，通過(guò)并網(wǎng)逆變器直接將電能輸入公共電網(wǎng)。

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)：運(yùn)行模式是在有太陽(yáng)輻射的條件下，光 伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池組件陣列將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換輸出的電能，經(jīng)過(guò)直流匯流箱 集中送入直流配電柜，由并網(wǎng)逆變器逆變成交流電供給建筑自身負(fù)載，多余或不足的電力通過(guò)聯(lián)接電網(wǎng)來(lái)調(diào)節(jié)。

光伏組件主要由電池片、玻璃、膠膜、背板、接線盒及連接器等構(gòu)成，接線盒是光伏組件的重要組成部分。接線盒能夠連接太陽(yáng)能光伏組件，將組件產(chǎn)生的直流電引出。在組件發(fā)生熱斑效應(yīng)時(shí)，接線盒還能起到自動(dòng)保護(hù)作用，是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)必不可少的配套產(chǎn)品。

光伏接線盒產(chǎn)品主要由盒體、盒蓋、自動(dòng)保護(hù)器件、導(dǎo)電體、底座、連接器、電纜線等配件構(gòu)成。因?yàn)樘?yáng)能光伏發(fā)電環(huán)境的特殊性，對(duì)接線盒的性能要求較高，接線盒需具備耐候性、防水防塵、耐紫外線等性能。

根據(jù)快可電子招股說(shuō)明書(shū)，光伏接線盒和連接器成本占太陽(yáng)能電池板總成本約 3%。盒體是接線盒的主體部分，內(nèi)置具有旁路保護(hù)功能的二極管和導(dǎo)電體，外接線纜和連接器，連接器亦是太陽(yáng)能電池板連接的核心部件。

接線盒和連接器均需具有長(zhǎng)期耐候性和良好的密封性以及大電流電壓承載能力，需要在特定環(huán)境下長(zhǎng)期使用，具備較強(qiáng)的抗風(fēng)壓、抗震等機(jī)械性能，確保在風(fēng)沙、雨、雪、高溫高濕度等各種惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期正常、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

熱斑效應(yīng)指在太陽(yáng)能組件的構(gòu)造中，單個(gè)電池片被串聯(lián)在一起，若其中一個(gè)電池片被遮擋，受影響的電池將不再作為電源工作，而是變?yōu)槟芰肯恼?，其他未遮擋的電池板將繼續(xù)通過(guò)它們傳遞電流造成較高的能量損耗，此時(shí)熱斑效應(yīng)就會(huì)出現(xiàn)，甚至可能產(chǎn)生電池?fù)p毀，自動(dòng)保護(hù)器件具備在光伏組件發(fā)生熱斑效應(yīng)時(shí)起到自動(dòng)保護(hù)功能。

正常情況下，接線盒的連接功能主要通過(guò)導(dǎo)電體→電纜線→連接器完成，但在異常情況下，如出現(xiàn)熱斑效應(yīng)時(shí)，自動(dòng)保護(hù)器件將起到保護(hù)作用。自動(dòng)保護(hù)器件能自動(dòng)工作起到保護(hù)作用，旁路電流繞過(guò)遮擋的電池片，經(jīng)自動(dòng)保護(hù)器件傳遞下去。自動(dòng)保護(hù)器件工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，散熱是接線盒的重要設(shè)計(jì)內(nèi)容，也是目前接線盒設(shè)計(jì)水平的關(guān)鍵所在。

接線盒產(chǎn)品按盒體結(jié)構(gòu)可分為單體接線盒和分體接線盒，其中單體接線盒盒體部分為一個(gè)，分體接線盒盒體部分一般為三個(gè)。相比單體接線盒，分體接線盒具備散熱性能更好、連接效率高及系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

接線盒產(chǎn)品按保護(hù)器件采取的芯片封裝工藝的不同及材料區(qū)別可進(jìn)一步細(xì)分為二極管接線盒和芯片接線盒。傳統(tǒng)接線盒的保護(hù)器件一般為芯片封裝成的二極管，芯片接線盒的保護(hù)功能則主要通過(guò)直接澆注的芯片實(shí)現(xiàn)。

不同細(xì)分類(lèi)型光伏組件接線盒比較

單體二極管接線盒：產(chǎn)品采用灌膠密封方式密封，防護(hù)等級(jí)更高。匯流條采用加錫焊接式，保護(hù)器件采用電阻焊接式，線纜與導(dǎo)電體連接采用鉚接+加錫焊接，線纜引出采用超聲波壓接機(jī)械鎖緊。產(chǎn)品綜合性能高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。本產(chǎn)品用于光伏組件的連接。

產(chǎn)品采用密封圈方式密封，防護(hù)等級(jí)高。通過(guò)整合無(wú)線遙控遙測(cè)技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，控制每一個(gè)接線盒，從而監(jiān)測(cè)控制光伏電站中每片組件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。本產(chǎn)品用于光伏組件的連接關(guān)斷控制及數(shù)據(jù)監(jiān)控。

產(chǎn)品采用灌膠密封方式密封，防護(hù)等級(jí)更高。通過(guò)系統(tǒng)核心部件 RSD 控制連接頭將光伏電站中每片組件連接到系統(tǒng)中，使用雙芯控制線路對(duì)核心部件進(jìn)行供電。并將所有核心部件連入 RSD 控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)人工和遠(yuǎn)程的控制。本產(chǎn)品用于光伏組件的連接關(guān)斷控制。

單體芯片接線盒：產(chǎn)品采用灌膠密封方式密封，防護(hù)等級(jí)更高。匯流條采用加錫焊接式，保護(hù)器件采用芯片澆注模塊式，線纜與導(dǎo)電體連接采用鉚接+加錫焊接，線纜引出采用超聲波壓接機(jī)械鎖緊。保護(hù)器件排布特殊，解決了保護(hù)器件集中發(fā)熱的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)更大電流的需求。產(chǎn)品綜合性能更高。本產(chǎn)品用于光伏組件的連接。

分體二極管接線盒：產(chǎn)品采用灌膠密封方式密封，防護(hù)等級(jí)更高。匯流條采用加錫焊接式，保護(hù)器件采用電阻焊接式/軸向保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，線纜與導(dǎo)電體連接采用電阻焊接+加錫焊接，線纜引出采用超聲波壓接機(jī)械鎖緊。分體式可有效節(jié)省組件匯流條材料的用量，并解決了多只保護(hù)器件集中發(fā)熱的問(wèn)題，產(chǎn)品綜合性能更高。本產(chǎn)品用于光伏組件的連接。

分體芯片接線盒：產(chǎn)品采用灌膠密封方式密封，防護(hù)等級(jí)更高。匯流條采用加錫焊接式，保護(hù)器件采用芯片澆注模塊式，線纜與導(dǎo)電體連接采用電阻焊接+加錫焊接，線纜引出采用超聲波壓接機(jī)械鎖緊。分體式可有效節(jié)省組件匯流條材料的用量，并解決了多只保護(hù)器件集中發(fā)熱的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)更大電流的需求。產(chǎn)品綜合性能更高。本產(chǎn)品用于光伏組件的連接。

分體接線盒相較于單體接線盒一方面更有助于解決多只保護(hù)器件集中發(fā)熱的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)電流承載力和組件功率提升；另一方面在一定程度上可有效節(jié)省組件匯流條材料的用量，以節(jié)省物料成本，如減少組件內(nèi)部匯流帶的長(zhǎng)度及電阻的損耗，產(chǎn)品綜合性能更高。

單體與分體接線盒所需生產(chǎn)設(shè)備、材料、人員不存在實(shí)質(zhì)性顯著差異，轉(zhuǎn)換成本相對(duì)較低，傳統(tǒng)的接線盒企業(yè)可以通過(guò)調(diào)整產(chǎn)線來(lái)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求的變化。單體和分體接線盒的生產(chǎn)流程區(qū)別主要在于后道裝配環(huán)節(jié)，即因分體接線盒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，分體接線盒的裝配需要具體區(qū)分各分體結(jié)構(gòu)，并分別進(jìn)行對(duì)應(yīng)所需的鉚接、上錫與焊接等工序，相比單體接線盒一個(gè)盒體的裝配更為精細(xì)與復(fù)雜，所需生產(chǎn)配件、模具、設(shè)備、人員數(shù)量等方面也有一定增加，但具體的設(shè)備類(lèi)型等不存在明顯區(qū)別。

半導(dǎo)體可分為集成電路與分立器件兩大類(lèi)，而功率半導(dǎo)體分立器件系分立器件的類(lèi)型之一，功率半導(dǎo)體分立器件芯片為功率半導(dǎo)體分立器件關(guān)鍵組成部分。功率半導(dǎo)體分立器件芯片與目前半導(dǎo)體行業(yè)通常所指代的集成電路芯片存在一定程度差異：一方面功率半導(dǎo)體分立器件芯片的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，一般不涉及復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，而集成電路芯片則需將多個(gè)電容、電阻、導(dǎo)線等元件以具有特定功能的圖形刻于硅片上，設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜；另一方面功率半導(dǎo)體分立器件芯片功能也相對(duì)簡(jiǎn)單，主要為功率轉(zhuǎn)換、放大、開(kāi)關(guān)等既定的通用功能，而集成電路芯片則可實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)的處理與轉(zhuǎn)換等復(fù)雜功能。

整體來(lái)看，功率半導(dǎo)體分立器件芯片與集成電路芯片于制作上均需通過(guò)在硅晶圓片上進(jìn)行拋光、氧化、擴(kuò)散、光刻等一系列加工后形成，均屬于半導(dǎo)體芯片。出于線路結(jié)構(gòu)、工藝成熟度以及功能性能等，由功率半導(dǎo)體分立器件芯片所構(gòu)成的功率分立器件在電子行業(yè)中應(yīng)用廣泛而普遍。

以接線盒行業(yè)代表性企業(yè)通靈股份為例，其芯片接線盒產(chǎn)品中所用的“芯片”系肖特基二極管芯片，屬于功率半導(dǎo)體分立器件芯片中的一類(lèi)，與集成電路芯片存在一定程度差異。二極管接線盒的保護(hù)功能主要通過(guò)由芯片封裝而成的二極管實(shí)現(xiàn)，其中芯片通?？捎晒璨牧喜扇“雽?dǎo)體芯片制造工藝制造而得，二極管具備單向?qū)щ娦阅?，通過(guò)傳統(tǒng)裝配技術(shù)直接將其裝配至接線盒。

芯片接線盒的保護(hù)功能主要通過(guò)直接澆注的芯片實(shí)現(xiàn)，采用雙組份環(huán)氧樹(shù)脂膠通過(guò)灌封澆注的方式進(jìn)行低壓封裝，并與導(dǎo)電體、散熱片、接線盒底座等制作成一體化結(jié)構(gòu)，最終裝配至接線盒。因此，相較于一般的二極管接線盒，芯片接線盒實(shí)現(xiàn)了接線盒芯片封裝技術(shù)與裝配技術(shù)的優(yōu)化整合，不依賴(lài)于二極管或模塊的采購(gòu)，省略了與二極管或模塊廠商的相互磨合和調(diào)整過(guò)程。

相比二極管接線盒，芯片接線盒具備電流承載能力大、散熱性好、自動(dòng)化生產(chǎn)水平高等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)市場(chǎng)需求逐步提升。市面上與其芯片接線盒一定程度上類(lèi)似的技術(shù)路線產(chǎn)品為模塊接線盒，模塊接線盒主要由模塊和盒體構(gòu)成，再與連接器等連接形成成品，其中模塊主要由芯片、金屬導(dǎo)體及外殼封裝材料等組合而成，該模塊產(chǎn)品一般集合了二極管和導(dǎo)電體的保護(hù)和導(dǎo)電功能，接線盒廠家通過(guò)外購(gòu)模塊，再以傳統(tǒng)裝配技術(shù)將其裝配至接線盒。

原材料方面，生產(chǎn)接線盒所需的直接材料主要為電纜線、二極管、塑料粒子、連接器和鍍錫絞絲等，直接材料占接線盒生產(chǎn)成本的比重達(dá)八成以上，占比較高。2024年以來(lái)，電纜線、鍍錫絞絲、二極管和塑料粒子等主要原材料采購(gòu)價(jià)格有所波動(dòng)，其中銅價(jià)的上漲對(duì)接線盒產(chǎn)品成本影響較大。受下游終端光伏發(fā)電的平價(jià)上網(wǎng)、補(bǔ)貼退坡政策影響，下游組件廠商面臨較大降本增效壓力。部分接線盒頭部企業(yè)向上游產(chǎn)業(yè)鏈延伸，以提高原材料自制比例方式降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。

由于接線盒產(chǎn)品材料成本中電纜線占比較高，通過(guò)采購(gòu)鍍錫絞絲等原材料自產(chǎn)電纜線以用于生產(chǎn)接線盒，能夠有效降低接線盒產(chǎn)品的整體材料成本。接線盒銷(xiāo)售價(jià)格主要受市場(chǎng)供求關(guān)系影響，銷(xiāo)售價(jià)格與直接材料價(jià)格的變動(dòng)無(wú)法完全同步，但如果主要原材料價(jià)格大幅度波動(dòng)，則會(huì)對(duì)接線盒企業(yè)盈利水平的穩(wěn)定性造成不利影響。

以通靈股份公司為例，在原材料價(jià)格波動(dòng)時(shí)公司無(wú)法及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品銷(xiāo)售價(jià)格及各主要原材料占營(yíng)業(yè)成本的比例不變的假設(shè)條件下，以2020 年度為基數(shù)，若公司主要原材料價(jià)格波動(dòng) 20%，公司毛利率將波動(dòng) 8.72 個(gè)百分點(diǎn)，主要原材料價(jià)格變動(dòng)對(duì)公司經(jīng)營(yíng)情況具有較大影響。

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