Ngành công nghiệp PV đang trải qua những thay đổi công nghệ nhanh chóng được thúc đẩy bởi việc áp dụng nhanh chóng các tấm wafer đơn tinh thể. Ít được hiểu là ở chỗ, trong quá trình chuyển đổi công nghệ wafer này có sự thay đổi sang kích thước wafer lớn hơn và điều này bao gồm các tấm wafer mono-Si loại p và n.

PV Tech đã nhấn mạnh trong nhiều năm rằng ngành công nghiệp năng lượng mặt trời đang trải qua những thay đổi lớn về công nghệ, đáng chú ý là sự chuyển đổi sang PERC (Tế bào phía sau emitter thụ động) và gần đây là sự chuyển đổi từ các tấm đa tinh thể sang đơn tinh thể.

Những phát triển này đã dẫn đến việc sản xuất hàng loạt các tế bào đơn nhân loại P hiệu quả cao, tế bào hai chiều, công nghệ cắt nửa và vỏ bọc cho các mô-đun, có sẵn trong cấu hình mô-đun hai lớp, đa thanh và nửa ô. Tất cả đẩy sản phẩm hiệu quả cao vào thị trường khối lượng cao chính.

Các tùy chọn ô n-Type khác nhau (ví dụ: nPERT và Emitter chọn lọc), cũng như các công nghệ không đồng nhất (HJT) đã bảo đảm một vị trí dần dần nhưng tăng dần trên thị trường , nhất là vì sự thay đổi kích thước wafer làm giảm chi phí sản xuất chung.

Thật vậy, một phần lớn của công nghệ tế bào IBC (Công nghệ thế hệ tiếp theo) mới nhất của SunPower , sẽ cung cấp năng lượng cho các mô-đun S-series của nó, là sự chuyển đổi sang các tấm wafer loại n lớn hơn. Đây cũng là con đường của LG Electronics.

Theo truyền thống, các tấm silicon đơn tinh thể trước năm 2010 được phân loại là kích thước nhỏ với chiều rộng 125mm x 125mm (đường kính phôi silic 164mm) và chỉ một số nhỏ ở 156mm x 156mm (đường kính phôi silicon 200mm), có kích thước phôi chiếm ưu thế trong chất bán dẫn công nghiệp cho đến khi các công ty hàng đầu chấp nhận thỏi đường kính 300mm.

Mon gió Wang, Giám đốc tiếp thị sản phẩm tại LONGi Solar nói với PV Tech rằng sự thay đổi kích thước wafer đang diễn ra nhanh hơn nhiều người nhận ra.

Có, xu hướng này đang diễn ra, Wang lưu ý Wang. Chỉ mười năm trước, gần như tất cả các tấm mono là 125mm. Một vài năm sau, một số nhà sản xuất đã bắt đầu cung cấp tấm wafer 156mm và chúng tôi đã thấy rằng những chuyển đổi gần như hoàn chỉnh này có thể mất từ ​​hai đến ba năm.Vì vậy, vào năm 2014, việc chuyển đổi sang các tấm wafer 156mm đã xảy ra. Lý do cho sự thay đổi này là các tấm wafer nhỏ hơn nhiều và chi phí sản xuất cao hơn nhiều vì công suất tổng thể thấp hơn nhiều so với đa. Đây là trình điều khiển cho tất cả các nhà sản xuất tế bào chuyển sang kích thước wafer lớn hơn.

Sau năm 2010, các tấm wafer 156mm x 156mm ngày càng trở thành lựa chọn phổ biến (chi phí trên mỗi watt thấp hơn) cho các kích cỡ đơn p-type và nhiều wafer. Do chi phí sản xuất thấp hơn, các tấm wafer loại P 125mm x 125mm gần như đã bị loại khỏi thị trường vào năm 2014, chỉ có một số tế bào IBC và HJT sử dụng tấm wafer loại 125mm x 125mm khi công nghệ kích thước lớn hơn tụt lại đầu tư do tính chất thích hợp của các ứng dụng.

Vào cuối năm 2013, một số nhà sản xuất wafer có trụ sở tại Trung Quốc (LONGi, Zhonghuan, Jinglong, Solargiga và Comtec) đã cùng nhau ban hành các tiêu chuẩn cho (M2) 156,75 x 156,75 pfer loại mono (phôi silicon đường kính 205mm) và (M2 ) Tấm wafer đơn loại 156,75 x 156,75 (thỏi silicon đường kính 210mm).

Không làm tăng kích thước tổng thể của mô-đun 60 cell, các tấm M2 có thể tăng công suất mô-đun hơn 5Wp, một mức tăng đáng kể cho chi phí cạnh tranh trên mỗi watt, do đó nhanh chóng trở thành xu hướng chính và duy trì trạng thái đó trong vài năm.

Trong thời gian đó, cũng có một số tấm wafer (M4) 161,7mm x 161,6mm (đường kính silicon có đường kính 211mm) trên thị trường, diện tích của nó lớn hơn 5,7% so với M2, và chúng chủ yếu được sử dụng cho loại nif loại n mô-đun.

Việc chuyển từ 156mm x 156mm sang các định dạng lớn hơn 156,75mm x 156,75mm trong sản xuất hàng loạt bắt đầu vào năm 2016. Định dạng 6 cũ (156mm x 156mm) mà tất cả chúng ta đều nhận thấy sẽ biến mất hoàn toàn khỏi thị trường vào cuối năm 2019, theo phiên bản 2019 của khảo sát ITRPV.

Tuy nhiên, việc chuyển đổi sang kích thước wafer ‘tiêu chuẩn’ mới lớn hơn sẽ gặp khó khăn, vì sẽ so sánh hiệu quả chuyển đổi tế bào / mô-đun trên cơ sở tương tự như trong tương lai.

Ngành công nghiệp đang chuyển đổi nhanh hơn dự kiến ​​và các nhà sản xuất mô-đun PV chính như LONGi và JinkoSolar đang tăng cường công suất wafer mono-Si, tương thích với việc sản xuất các tấm silicon lớn hơn. Kích thước wafer đa tinh thể cũng được dự kiến ​​sẽ làm theo. Định dạng chiếm ưu thế là 156,75 x 156,75 trong sản xuất hàng loạt, nhưng theo phiên bản ITRPV 2019, các kích thước khác cũng đang nổi lên trong sản xuất hàng loạt, chẳng hạn như 157 x 157 và thậm chí là định dạng lớn hơn ở 158,75 x 158,75, có thể là tiêu chuẩn cho tiếp theo vài năm

Các định dạng lớn hơn dự kiến ​​sẽ đi vào sản xuất tại một số thời điểm, bao gồm 166mm x 166mm, có thể chiếm 15% thị phần trong 10 năm tới. Ngay cả các định dạng lớn hơn cũng không được loại trừ trong khảo sát mới nhất của ITRPV.

Điều này nhiều khả năng là do sự cạnh tranh thị trường tăng cường được thấy trong nửa cuối năm 2018, khi Trung Quốc cắt giảm các cơ chế hỗ trợ cho các thị trường Thế hệ phân tán và quy mô tiện ích theo ‘Thỏa thuận mới 531’.

Trong nửa cuối năm ngoái [2018], do yêu cầu của thị trường, khách hàng đã yêu cầu đầu ra mô-đun cao hơn trong phạm vi 400Wp, Wang nói thêm. Đây là điều rất khó đạt được ở cấp độ tế bào trong một thời gian ngắn như vậy. Thay đổi kích thước wafer và di chuyển đến các ô cắt một nửa được xem là lựa chọn tốt nhất để đạt tới 400Wp.

Tuy nhiên, một số nhà sản xuất đã có ý tưởng riêng về kích thước wafer lớn hơn, chẳng hạn như 157,4mm, 158,75mm và 161,7mm, mà các công ty Hàn Quốc như LG và Q CELLS đã chọn cho các tế bào wafer loại n. Vì vậy, trong nửa cuối năm ngoái, có một số điều không chắc chắn trên thị trường, dẫn đến các cuộc thảo luận với rất nhiều khách hàng. Những gì chúng tôi tìm thấy là mối quan tâm chính xoay quanh tác động đến LCOE của các dự án PV.

Thị trường [hạ lưu] sẽ cần thời gian để được thông báo và giáo dục về quá trình chuyển đổi wafer tiếp theo, đặc biệt là về kích thước mô-đun và so sánh trọng lượng với các mô-đun hai mặt kính / kính. Một điểm quan trọng cần xem xét khi chuyển sang kích thước mô-đun lớn hơn một chút là các mô-đun sẽ vẫn chỉ cần hai người để cài đặt, do đó LCOE vẫn sẽ thấp hơn, BOS (Cân bằng hệ thống) cũng vậy.
Điều này cũng áp dụng cho sản xuất tế bào, với chi phí mỗi watt cũng giảm, cùng với dán. Mặc dù có thể hơi khó khăn cho năng lực sản xuất mô-đun và tế bào hiện tại để áp dụng các kích cỡ wafer lớn hơn, vì capex sẽ cần phải được chi cho một số nâng cấp nhất định, các dây chuyền sản xuất mới sẽ không gặp khó khăn đó, Wang nói thêm.

Quá trình suy nghĩ lúc chơi là hy vọng rằng sự gia tăng hơn nữa của đầu ra công suất mô-đun bằng cách mở rộng kích thước của các tấm silicon sẽ là con đường rẻ nhất để đảm bảo khả năng cạnh tranh của sản phẩm.

Theo LONGi, một lộ trình mà các nhà sản xuất PV đã đánh giá là áp dụng các tấm M2 và tiếp tục tăng chiều rộng trên wafer, lên 157mm, 157,25mm hoặc 157,4mm, mà không tăng kích thước tổng thể của mô-đun.

Tuy nhiên, mô hình hóa chỉ ra rằng việc tăng sản lượng điện sẽ bị hạn chế. Các yếu tố khác, như yêu cầu về độ chính xác sản xuất, cũng sẽ được tăng lên. Hơn nữa, khả năng tương thích chứng nhận có thể bị ảnh hưởng (ví dụ: không đáp ứng yêu cầu khoảng cách leo của chứng nhận UL).

LONGi lưu ý rằng một phương pháp khác là đi theo con đường tăng chiều rộng trên wafer từ 125mm lên 156mm, tăng kích thước của mô-đun, chẳng hạn như wafer vuông giả 158,75mm hoặc wafer vuông (phôi silicon đường kính 223mm). LONGi tuyên bố rằng cái sau tăng diện tích wafer lên khoảng 3%, từ đó tăng sức mạnh của mô-đun 60 cell lên gần 10Wp.

Điều dường như cũng đang xảy ra là các nhà sản xuất mô-đun n-Type có thể chọn các tấm mỏng M4 161mm, trong khi một số kế hoạch ra mắt các tấm wafer cỡ 166mm trong tương lai, theo LONGi.

Có lẽ không có gì đáng ngạc nhiên khi nhà sản xuất wafer mono lớn nhất đã chọn kích thước wafer 166mm, vì đây rõ ràng là kích thước tối đa tương thích với tất cả các công cụ sản xuất lò khuếch tán ngang tiêu chuẩn. Một mặt, khấu hao và lao động thủ công trên mỗi watt sẽ giảm đáng kể do sự gia tăng năng lực sản xuất cho các tế bào và mô-đun. Mặt khác, các mô-đun có tấm wafer lớn hơn có công suất cao hơn và có thể giảm chi phí BOS, do đó sẽ giảm tổng chi phí của hệ thống.

Với các tấm wafer lớn hơn, nhu cầu về các tế bào cắt một nửa hoặc đa cắt cũng tăng lên, do sự gia tăng tổn thất điện trở âm đối với các tế bào đơn nhân loại p. Ít điện trở giữa các ô rõ ràng làm tăng sản lượng điện của mô-đun.

Vì vậy, trong tương lai, đối với các tế bào đơn nhân loại p, lớn hơn sẽ tốt hơn, miễn là các tế bào cắt và các công nghệ giảm tổn thất từ ​​mô-đun khác , như shingling , được áp dụng.

Có một sự đồng thuận ngày càng tăng giữa các nhà sản xuất rằng tiêu chuẩn tiếp theo sẽ là wafer M6 kích thước 166mm, sau khi chúng tôi công khai nó tại SNEC. Sẽ có công việc được thực hiện để thông báo cho thị trường về wafer tiêu chuẩn tiếp theo này, vì là nhà sản xuất wafer mono số một, chúng tôi có trách nhiệm đó.

Từ quan điểm của LONGi, sẽ mất khoảng nửa năm để thực hiện quá trình chuyển đổi sang wafer M6 trong một mô-đun và có lẽ là một năm để ngành công nghiệp chuyển sang wafer M6. Có một động lực tốt để chuyển đổi càng nhanh càng tốt, Wang kết luận.