Evolución de la oblea de silicio mono cada vez mayor

- Aug 01, 2019-

Fuente: eqmagpro


Bigger Ingot


En los últimos años, las tecnologías fotovoltaicas se han desarrollado rápidamente. Con respecto a las celdas, las tecnologías de alta eficiencia PERC, celdas bifaciales y silicio negro han comenzado la producción en masa gradualmente, mientras que las tecnologías de tipo N y heterounión han obtenido puntos de apoyo en el mercado; Con respecto al módulo, las tecnologías de doble vidrio, media celda, multibarras y celdas ripias han logrado una industrialización a gran escala. Con respecto a la oblea de silicio monocristalino, se han hecho muchos avances tecnológicos y, lo que es más notable, la oblea se está volviendo cada vez más grande.

 

Antes de 2010, las obleas de silicio monocristalino son de tamaño pequeño con 125 mm de ancho (diámetro de lingote de silicio f164 mm) y unas pocas obleas de 156 mm (f200 mm). Después de 2010, las obleas de 156 mm han ocupado una parte cada vez mayor y se han convertido en la corriente principal. Las obleas de tipo P de 125 mm casi se eliminaron alrededor de 2014, solo algunas células IBC o HIT. A finales de 2013, LONGi, Zhonghuan, Jinglong, Solargiga y Comtec emitieron conjuntamente los estándares para las obleas M1 (156.75-f205mm) y M2 (156.75-f210mm). Sin cambiar el tamaño del módulo, M2 podría aumentar la potencia del módulo en más de 5Wp, convirtiéndose rápidamente en la corriente principal y manteniendo el estado durante varios años. Durante ese período, también había algunas obleas M4 (161.7-f211mm) en el mercado, cuya área era 5.7% más grande que M2, y dichas obleas se aplicaron principalmente a módulos bifaciales de tipo N.

 

En la segunda mitad de 2018, debido a la intensificada competencia en el mercado, muchas empresas volvieron a prestar atención a las obleas de silicio, con la esperanza de aumentar la potencia de los módulos al expandir el tamaño de las obleas de silicio para asegurar la competitividad del producto. Una metodología es copiar el lanzamiento de M2, continuar aumentando el ancho a través de la oblea, por ejemplo, a 157 mm, 157.25 mm o 157.4 mm, sin aumentar el tamaño del módulo, pero el aumento en la potencia obtenida es limitado, el requisito sobre la precisión de producción aumenta y la compatibilidad de la certificación puede verse afectada (por ejemplo, no cumplir con el requisito de distancia de fuga de UL). Otra metodología es seguir la ruta de aumentar el ancho a través de la oblea de 125 mm a 156 mm, y aumentar el tamaño del módulo, como la oblea pseudo-cuadrada de 158.75 mm o la oblea cuadrada (f223 mm), esta última aumenta el área de la oblea en aproximadamente 3%, lo que aumenta la potencia de un módulo de 60 celdas en casi 10Wp; mientras tanto, algunos fabricantes de módulos de tipo N eligen obleas M4 de 161.7 mm; Algunas empresas planean lanzar obleas de 166 mm.

 

Wafer size increase

 

Ahora echemos un vistazo a por qué el tamaño de la oblea es cada vez más grande.

 

Desde la perspectiva de la producción, las tasas de producción de celdas y módulos (obleas / hora, módulos / hora) son básicamente fijas, y el aumento en el tamaño de la oblea puede mejorar la potencia de las celdas o módulos producidos por unidad de tiempo, lo que puede reducir el equipo, la mano de obra e incluso otros costos por Wp de la compañía, lo que reduce los costos de fabricación de celdas y módulos, especialmente cuando las obleas de 125 mm se cambian a obleas de 156 mm.

Desde la perspectiva del costo del sistema de estación de energía, tomando la estación de energía terrestre como ejemplo, bajo la misma eficiencia, el módulo obtiene una mayor potencia debido al mayor tamaño de la oblea, mientras que el número de módulos en una cadena permanece sin cambios, como resultado, la eficiencia del módulo en un solo soporte aumenta en consecuencia, y se reducen los costos del soporte y la base de la pila por Wp; cuando los módulos grandes tienen poco efecto en el transporte y la velocidad de instalación, se mejorará la eficiencia de la instalación de módulos y soportes por Wp; Como la capacidad por matriz está determinada por el inversor y puede considerarse fija, los módulos de alta potencia pueden reducir el uso de cajas combinadas o inversores de cadena, y la reducción en el uso de soportes puede reducir la huella de la matriz (considerando el frente y el espaciado posterior y el espaciado izquierdo y derecho de los soportes), y la reducción en el número de soportes y su huella puede reducir el uso de cables de alimentación. Se estima que un módulo de 425 Wp con obleas de 166 mm puede ahorrar el costo del BOS en al menos RMB0.05 / Wp en comparación con el módulo de 380 Wp que usa obleas M2 (ambas del tipo de 72 celdas). Si se usa un rastreador o en un área en el extranjero donde el costo de mano de obra es alto, se ahorrarán más costos de BOS.

 

Benefit of large wafer

 

Los dos puntos anteriores muestran que cuando la producción y el transporte del equipo no son un problema, el tamaño de la oblea debe ser lo más grande posible para ahorrar más costos de celdas y módulos y costos de BOS del sistema. Por esta razón, First Solar, fabricante de celdas de película delgada de teluro de cadmio, aumenta directamente el tamaño del módulo de la cuarta generación de 1200 * 600 mm a 2009 * 1232 mm. El área del módulo cerca de 2.5m2 y el peso 35 kg deben ser los valores límite obtenidos después de un análisis exhaustivo. Para los módulos de silicio cristalino, es necesario aprovechar este cambio en la industria para ajustar el tamaño a uno más estable y rentable, al igual que el ajuste de 125 mm a 156 mm. De acuerdo con un artículo de WeChat titulado "El monocristalino es más fácil de obtener grandes tamaños de obleas", el factor principal que impide que las obleas se hagan más grandes es el horno de difusión. Para hacer las obleas más grandes en un horno de difusión con diámetro limitado, la oblea de silicio monocristalino pseudo-cuadrado debe tener ciertas ventajas sobre la oblea de silicio monocristalino cuadrado.

 

Diffusion furnace section

 

En conclusión, las obleas grandes pueden aportar un valor obvio a la industria fotovoltaica. Las grandes empresas deberían aprovechar esta oportunidad para determinar un tamaño que pueda ser relativamente estable durante muchos años para reducir la inversión repetida en la transformación de la línea de producción y los gastos de certificación del módulo. La oblea de silicio monocristalino de 166 mm, como el tamaño máximo compatible con todas las líneas de producción, parece ser una buena opción en la etapa actual.