Evolutie van Mono Silicon Wafer wordt steeds groter

- Aug 01, 2019-

Bron: eqmagpro


Bigger Ingot


De afgelopen jaren hebben PV-technologieën zich snel ontwikkeld. Wat betreft cellen, zijn de zeer efficiënte PERC-, bifaciale cel- en zwarte siliciumtechnologieën geleidelijk begonnen met massaproductie, terwijl N-type en heterojunctietechnologieën voet aan de grond hebben gekregen; met betrekking tot de module hebben de dubbelglas-, halfcel-, multi-busbar- en shingled-cell-technologieën een grootschalige industrialisatie gerealiseerd. Met betrekking tot monokristallijne siliciumwafer zijn er veel technologische doorbraken gemaakt en meer opmerkelijk, de wafer wordt groter en groter.

 

Vóór 2010 zijn monokristallijne siliciumwafels klein met een breedte van 125 mm (f164 mm diameter van siliciumstaven) en een paar wafels van 156 mm (f200 mm). Na 2010 hebben 156 mm wafels een steeds groter aandeel ingenomen en worden ze de mainstream. Wafels van 125 mm P-type werden rond 2014 bijna geëlimineerd, alleen enkele IBC- of HIT-cellen. Eind 2013 hebben LONGi, Zhonghuan, Jinglong, Solargiga en Comtec gezamenlijk de normen uitgegeven voor M1 (156,75-f205 mm) en M2 (156,75-f210 mm) wafels. Zonder de grootte van de module te wijzigen, zou M2 het modulevermogen met meer dan 5 Wp kunnen vergroten, snel de mainstream kunnen worden en de status gedurende meerdere jaren kunnen handhaven. Tijdens die periode waren er ook enkele M4 (161,7-f211 mm) wafels op de markt, waarvan het oppervlak 5,7% groter was dan M2, en dergelijke wafels werden voornamelijk toegepast op bifaciale modules van het N-type.

 

In de tweede helft van 2018 hebben veel bedrijven, vanwege de toegenomen concurrentie op de markt, hun aandacht weer op siliciumwafels gevestigd in de hoop het vermogen van modules te vergroten door de omvang van siliciumwafels uit te breiden om het concurrentievermogen van producten te waarborgen. Een methode is om de release van M2 te kopiëren, de breedte over de wafer te blijven vergroten, bijvoorbeeld tot 157 mm, 157,25 mm of 157,4 mm, zonder de grootte van de module te vergroten, maar de verkregen toename in vermogen is beperkt, de vereiste voor de productienauwkeurigheid is verhoogd en de certificatie-compatibiliteit kan worden beïnvloed (bijvoorbeeld het niet voldoen aan de kruipafstandseis van UL). Een andere methode is om de route te volgen van het vergroten van de breedte over de wafel van 125 mm tot 156 mm, en het vergroten van de grootte van de module, zoals 158,75 mm pseudo-vierkante wafer of vierkante wafer (f223 mm), de laatste vergroot het wafergebied met ongeveer 3%, wat het vermogen van een module met 60 cellen met bijna 10 Wp verhoogt; ondertussen kiezen sommige N-type modulefabrikanten voor 161,7 mm M4-wafeltjes; sommige ondernemingen zijn van plan 166 mm-wafels te lanceren.

 

Wafer size increase

 

Laten we nu eens kijken waarom de wafergrootte steeds groter wordt.

 

Vanuit het perspectief van productie, zijn de productiesnelheden van cellen en modules (wafers / uur, modules / uur) in principe vast, en de toename in de grootte van wafer kan het vermogen van cellen of modules die per tijdseenheid worden geproduceerd vergroten, wat kan verminderen de apparatuur, mankracht en zelfs andere kosten per Wp van het bedrijf, waardoor de productiekosten van cellen en modules worden verlaagd, vooral wanneer 125 mm-wafels worden omgeschakeld naar 156 mm-wafels.

Vanuit het perspectief van de kosten van een elektriciteitscentralesysteem, waarbij terrestrische elektriciteitscentrale als voorbeeld wordt genomen, onder dezelfde efficiëntie, verkrijgt de module een hoger vermogen vanwege een grotere wafergrootte, terwijl het aantal modules in een string ongewijzigd blijft, de module-efficiëntie op een enkele bracket neemt dienovereenkomstig toe en de kosten van bracket- en paalfundering per Wp worden verlaagd; wanneer grote modules weinig effect hebben op de transport- en installatiesnelheid, wordt de installatie-efficiëntie van modules en beugels per Wp verbeterd; omdat de capaciteit per array wordt bepaald door de omvormer en als vast kan worden beschouwd, kunnen high-power modules het gebruik van combinerboxen of stringomvormers verminderen, en de vermindering van het gebruik van beugels kan de voetafdruk van de array verminderen (gezien de voorkant en rugafstand en de linker- en rechterafstand van de beugels), en de vermindering van het aantal beugels en hun voetafdruk kan het gebruik van stroomkabels verminderen. Geschat wordt dat een module van 425 Wp met wafels van 166 mm de BOS-kosten kan besparen met ten minste RMB0.05 / Wp vergeleken met de module van 380 Wp met M2-wafels (beide van het type met 72 cellen). Als een tracker wordt gebruikt of in een overzees gebied waar de arbeidskosten hoog zijn, worden meer BOS-kosten bespaard.

 

Benefit of large wafer

 

De bovenstaande twee punten tonen aan dat wanneer de productie en het transport van de apparatuur geen probleem vormen, de wafergrootte zo groot mogelijk moet zijn om meer cel- en modulekosten en systeem-BOS-kosten te besparen. Om deze reden vergroot First Solar, de fabrikant van cadmium telluride dunne filmcellen, de module rechtstreeks van de vierde generatie 1200 * 600 mm tot 2009 * 1232 mm. Het modulegebied nabij 2,5m2 en het gewicht 35kg moeten de grenswaarden zijn die verkregen zijn na uitgebreide analyse. Voor kristallijne siliciummodules is het noodzakelijk om van deze industriële verandering gebruik te maken om de grootte aan te passen naar een stabielere en kosteneffectievere, net als de aanpassing van 125 mm tot 156 mm. Volgens een WeChat-artikel getiteld "Monokristallijn is het gemakkelijker om een grote wafergrootte te realiseren", is de diffusieoven de belangrijkste factor die voorkomt dat wafels groter worden. Om de wafels groter te maken in een diffusieoven met een beperkte diameter, moet de pseudo-vierkante monokristallijne siliciumwafel bepaalde voordelen hebben ten opzichte van de vierkante monokristallijne siliciumwafel.

 

Diffusion furnace section

 

Concluderend kunnen grote wafels een duidelijke meerwaarde betekenen voor de fotovoltaïsche industrie. Grote ondernemingen moeten van deze gelegenheid gebruik maken om een omvang te bepalen die voor vele jaren relatief stabiel kan zijn om herhaalde investeringen in transformatie van productielijnen en modulecertificeringskosten te verminderen. De 166 mm monokristallijne siliciumwafel, als de maximale grootte compatibel met alle productielijnen, lijkt in de huidige fase een goede keuze te zijn.