Ang Kasaysayan ng Ebolusyon ng mga Sukat ng Photovoltaic Wafer

Introduksyon ng Produkto

Kung sinundan mo ang pag-unlad ng mga photovoltaic wafer, malalaman mo na ang haba ng gilid ng solar wafer ay lumago mula 100mm hanggang 125mm, pagkatapos ay sa 156mm, at hanggang sa kasalukuyang 210mm.

Malinaw nating makikita na habang tumatanda ang industriya ng photovoltaic, patuloy na lumalaki ang mga sukat ng wafer. Kaya anong uri ng epekto ang dulot ng mas malaking sukat ng wafer sa buong kadena ng industriya ng PV? At saan ba talaga nakabatay ang mga pagbabagong ito sa sukat?

Epekto sa Kadena ng Industriya ng PV

1) Mga Tagagawa ng Wafer

Ang mas malalaking sukat ng wafer ay tumutulong sa mga kumpanya ng wafer na bawasan ang tatlong pangunahing gastos: materyal na silikon, paghugot ng kristal, at paghiwa.

Ang pangunahing kagamitan para sa paggawa ng wafer (tulad ng single-crystal furnaces at slicing machines) ay karaniwang sinusukat sa "batch bawat oras" o "hiwa bawat shift ng makina". Ang mas malaking sukat ay nangangahulugan na ang isang pugon o isang makina ay gumagawa ng mas maraming wafer bawat run. Halimbawa, ang lugar ng isang 210mm wafer ay humigit-kumulang 1.82 beses kaysa sa isang 156mm, kaya kung ang ani ng paghiwa ay mananatiling pareho, ang oras-oras na output ng isang slicing machine ay maaaring tumaas ng higit sa 80%.

Ang mga fixed cost tulad ng depreciation ng kagamitan, konsumo ng enerhiya, at paggawa ay naipapamahagi sa mas malaking lugar ng wafer, kaya ang non-silicon cost bawat wafer (tulad ng kuryente at materyales) ay kapansin-pansing bumababa. Ayon sa datos ng industriya, ang pag-upgrade mula 156mm hanggang 210mm ay maaaring magpababa ng non-silicon cost ng yugto ng wafer ng humigit-kumulang 20%-30%.

2) Mga Tagagawa ng Cell

Ang mas malalaking wafer ay nagbabawas ng "edge loss" ng mga cell, dahil mas malaki ang lugar ng wafer, mas mababa ang proporsyon ng mga hindi epektibong bahagi sa gilid.

Ang "line speed" ng produksyon ng cell ay karaniwang fixed (tulad ng cycle time ng PECVD at screen printing), kaya ang mas malaking sukat ay nagpapataas ng output ng cell ng isang linya ng produksyon nang proporsyonal, at nagpapababa ng gastos sa consumable ng silver paste, targets, at iba pang materyales bawat cell. Halimbawa, ang konsumo ng silver paste ng isang 210mm cell ay humigit-kumulang 1.3 beses kaysa sa isang 182mm cell, ngunit ang area ay 1.82 beses na mas malaki, kaya ang gastos ng silver paste bawat watt ay talagang bumababa ng humigit-kumulang 28%.

3) Mga Manufacturer ng Module

Ang mga cell na gawa sa mas malalaking wafer ay nagtutulak sa laki ng module na lumaki, na nagpapahintulot sa mga manufacturer ng module na bawasan ang gastos sa packaging at makamit ang mas mataas na power density.

Ang pangunahing gastos ng module packaging ay mga auxiliary materials tulad ng salamin, encapsulant film, frames, at junction boxes, kasama ang gastos sa paggawa at kagamitan ng mga proseso tulad ng stringing at lamination. Ang mas malaking sukat ay nangangahulugan na mas kaunting auxiliary material ang ginagamit bawat watt, at ang gastos sa paggawa bawat watt ay nababawasan din.

4) Mga Investor ng Power Plant

Ang mas malalaking module ay maaaring maghatid ng mas mataas na power density (halimbawa, ang 210R cell modules ay umabot na sa 600W+, at ang 700W+ modules na gawa sa 210 cells ay nasa mass production na), na nagpapababa ng bilang ng mga module, dami ng mounting structures, at haba ng cable na kailangan ng isang planta, na hindi direktang nagpapababa ng gastos para sa mga investor ng power plant.

Ang patuloy na paglaki ng laki ng wafer ay mahalagang isang collaborative upgrade ng "cost reduction and efficiency improvement" para sa mga manufacturer ng wafer, cell testing, module manufacturer, power plant investor, at marami pang ibang partido. Sa pamamagitan ng pag-scale up ng production unit size at pagbaba ng unit cost, ang mga dibidendo ay naipapasa pababa sa chain sa mga downstream players.

Technical Parameters

Mga Teknikal na Bentahe

• Ang mas malalaking wafer ay nagpapababa ng silicon material, crystal pulling, at slicing costs sa yugto ng pagmamanupaktura

• Ang isang slicing machine ay maaaring tumaas ang oras-oras na output ng higit sa 80% kapag lumipat mula 156mm patungong 210mm

• Ang non-silicon cost ng wafer stage ay maaaring bumaba ng humigit-kumulang 20%-30% kapag nag-upgrade mula 156mm patungong 210mm

• Nabawasan ang edge loss at mas mababang silver paste cost per watt (mga 28% mas mababa para sa 210mm cells)

• Ang mga module na may mas mataas na power density ay nagbabawas ng bilang ng mga module, mounting structures, at haba ng cable na kailangan

Aplikasyon ng Produkto

Ang Kasaysayan ng Pag-unlad ng PV Wafer

Dahil ang photovoltaic wafers ay orihinal na nagmula sa semiconductor single-crystal materials, ang PV industry ay matagal nang sumunod sa mga sukat ng semiconductor wafer na 6 inch at 8 inch (diameter), na katumbas ng tinatawag na 5-inch wafer (125mm) at 6-inch wafer (156mm) sa haba ng gilid.

Habang lumalaki ang PV industry at tumaas ang demand para sa wafers at cells, at sa pag-unlad ng domestic crystal pulling, slicing, at cell production equipment, ang 5-inch wafer (125mm) ay unti-unting umalis sa PV chain. Pagkatapos ng 2012, maliban sa isa o dalawang espesyal na cell manufacturer, ang 125mm wafer ay karaniwang tinanggal ng merkado.

Ang 156mm (8-inch crystal growth) wafers ay naging mainstream na sukat. Pagkatapos nito, nagsimulang mag-eksperimento ang industriya ng maliliit na pagtaas sa 8-inch crystal growth platform. Sa katapusan ng 2013, limang kumpanya kabilang ang Zhonghuan at Longi ay magkasamang naglabas ng M1 (156.75-φ205mm) at M2 (156.75-φ210mm) wafer standards. Nang hindi binabago ang laki ng module, itinaas ng M2 ang wafer area (ng 2.2%) at pinalakas ang module power ng higit sa 5W, mabilis na naging mainstream ng industriya at nanatiling matatag sa loob ng ilang taon.

Sa mga sumunod na taon, ang mga pangunahing tagagawa ng wafer ay gumamit ng mga teknikal na pag-upgrade batay sa M1 at M2 upang patuloy na itaas ang haba ng gilid ng wafer sa 158.75, 161.7, 166mm at iba pang laki. Ang bentahe ng 158.75mm wafer ay ang lahat ng umiiral na panloob na kapasidad ay maaaring i-upgrade sa pamamagitan ng teknikal na retrofitting sa mababang halaga. Kahit para sa mga napakatandang planta ng cell, ang gastos sa retrofit na 1GW ay nanatili sa loob ng katanggap-tanggap na saklaw.

Ang bentahe ng 166.00mm wafer ay ang lawak nito ay 12.22% mas malaki kaysa sa M2, at ang mga module ng 72-type na gumagamit ng wafer na ito ay maaaring umabot sa 420-430W. Kasabay nito, ang laki na ito ay malapit ngunit hindi lumampas sa limitasyon ng kapasidad ng umiiral na kagamitan, kaya ang gastos sa retrofit ay nanatiling kontrolado.

Mula 156mm hanggang 166mm, lahat ng tagagawa sa yugtong ito ay nagpapalaki ng lawak ng wafer sa pamamagitan ng mga teknikal na pag-upgrade sa umiiral na 8-inch crystal growth platform.

Noong Agosto 2019, gumawa ng malaking hakbang ang Zhonghuan at inilabas ang G12 single-crystal wafer na may 210mm na haba ng gilid, direktang inilalapat ang sukat ng semiconductor wafer sa PV. Ang layunin ay makamit ang isang malaking pagtaas sa kapangyarihan ng module at karagdagang pagbawas sa gastos ng paggawa sa pamamagitan ng mas malalaking wafer. Ngunit sa panahong iyon, ang 210 wafer ay halos walang suporta mula sa upstream o downstream na industriya sa PV chain, at karamihan sa industriya ay may pag-aalinlangan tungkol sa 210.

Noong 2019, ang Trina at Zhonghuan, ang mga pinakaunang gumamit ng 210 wafer, ay naglabas ng susunod na henerasyon ng mga bagong produkto ng module. Batay sa 50-version ng 210 wafer, ang maximum na kapangyarihan ay umabot sa 500W, na siya ring unang 500W na produkto sa PV industry. Limitado ng mga spec ng PV glass noong panahong iyon, ang module ay hindi maaaring gawing 6 na column ng cells at tanging kakaibang bilang na 5 column ang posible, at ang odd column layout ay nangangahulugang ang module ay kailangang gumamit ng fly-wire design. Limitado rin ng inverter current noong panahong iyon, ang mga cell ay hindi maaaring gumamit ng half-cut na mainstream sa industriya, at tanging thirds ang posible.

Sa paglabas ng 210 edge length wafer ng Zhonghuan at ang bentahe na ang 210 modules ay maaaring umabot sa 500W+ na kapangyarihan, sa pagtatapos ng 2019, ang mga lider ng module na kinakatawan ng Jinko, JA Solar, at Longi ay napaisip nang malalim. Sa isang banda, gusto ng mga kumpanyang ito ng produkto upang kontrahin ang epekto ng 500W module; sa kabilang banda, ayaw nilang gumawa ng mga produkto na may odd columns at thirds-cut designs.

Kaya ang tatlong kumpanyang ito ay hindi pumili ng 210, at lahat sila ay nagkataong naisip na gamitin ang tradisyonal na even-numbered na 6-column cell layout upang makamit ang mga produktong 500W+. Sa katunayan, ang mga detalye ng tatlo ay hindi pareho noong una. Si Jinko at JA Solar ay humigit-kumulang na nagkasundo sa laki ng wafer na 180mm sa pagtatapos ng unang quarter ng 2020, habang si Longi ay unang nagtakda ng laki na 17X. Pagkatapos ng komunikasyon at negosasyon, ang tatlong kumpanya ay sa wakas ay nagkaisa ang laki sa 182mm, at noong Hunyo 2020, ang tatlong nangungunang kumpanya, kasama ang 7 iba pang mga tagagawa sa industriya, ay magkasamang naglabas ng M10 single-crystal wafer batay sa detalye na 182mm.

Ang laki ng cell na 183.75*182.2 na ginagamit ngayon ay batay sa teknikal na pundasyon ng 182mm. Tulad ng naunang pagtaas ng haba ng gilid na 156mm hanggang 158.75, ito ay nagpapataas ng lugar ng cell sa pamamagitan ng mga teknikal na pag-upgrade nang hindi binabago ang laki ng module, na nagpapabuti sa kahusayan ng pagbuo ng kuryente.

Ang lohika ng wafer na may haba ng gilid na 182 ay iba sa biglaang pagpapakilala ng haba ng gilid na 210. Ang 182 ay nabuo sa pamamagitan ng isang reverse-deduction logic batay sa mga umiiral na boundary condition ng industriya. Ang mga pangunahing boundary condition ay ang taas ng shipping container at ang lapad ng glass furnace. Ang dalawang puntong ito ay nagtakda na ang upper limit ng lapad ng module ay nasa pagitan ng 1133-1134mm, na humahantong sa laki ng cell na 182mm para sa isang 6-column cell layout.

Sa isang banda, ang kapangyarihan ng 182 module ay mas mataas kaysa sa naunang 50-version na 210 module. Higit sa lahat, ang 182 module ay ganap na nagpatuloy sa mature na 6-column layout at 2-cut cell technical solution, na may mas mahusay na pagganap ng produkto at isang mature na sumusuportang upstream at downstream supply chain. Sa lohika ng pag-iisip ng industriya noong panahong iyon, ang 210 ay hindi maaaring gawing 6-column cell layout, dahil hindi ito sinusuportahan ng glass furnace at hindi rin sinusuportahan ng container. Tila malapit nang maging isang bigong solusyon ang 210.

Gayunpaman, si Trina, ang pinuno ng kampo ng 210, ay lumampas sa nakapirming pag-iisip ng karamihan sa mga practitioner ng industriya at binaligtad ang tradisyonal na lohika ng disenyo, mabilis na naglunsad ng isang 60-cell na 210 module na produkto batay sa isang 6-column cell layout at 2-cut cells, na may kapangyarihan ng module na umaabot hanggang 600W (ang module na may sukat na 2172*1303).

Ang ideya ni Trina ay: kung hindi sinusuportahan ng lalagyan ang dalawang-layer na side placement ng 6-column 210 modules, ilagay na lang nang patayo ang mga module sa lalagyan; kung hindi sinusuportahan ng glass furnace, makipagtulungan sa mga pabrika ng salamin para i-upgrade ang production line; kung ang 2-cut 210 cell current ay masyadong mataas para sa inverter, makipagtulungan sa mga manufacturer ng inverter para bumuo ng bagong henerasyon ng mga produkto. Sa ikalawang kalahati ng 2020, pinangunahan din ni Trina ang isang grupo ng mga manufacturer upang itatag ang 600W+ industry alliance, na naglalayong makamit ang coordinated promotion ng buong 210 industry chain.

Ang 6-string version ng 210 module ay umabot sa lapad na 1303mm at maaari lamang ilagay nang patayo sa lalagyan. Ang vertical placement ay nagdulot ng ilang problema sa ilang sitwasyon, at maraming customer ang hindi nagustuhan ang paraang ito. Sa pagharap sa problemang ito, noong kalagitnaan ng 2022, matapang na iminungkahi ni Trina ang rectangular wafer solution, na naglunsad ng 182mm210mm rectangular wafer. Ang module na batay sa rectangular wafer ay may lapad na 1134mm, pareho sa tradisyonal na 182 module width, habang ang haba ay 238X. Pagkatapos noong 2023, 9 na nangungunang kumpanya kabilang ang Jinko, JA Solar, at Longi ay magkasamang naglabas ng sukat ng rectangular wafer module, na kinumpirma bilang 23821134.

Para sa 2382*1134 size module, i-click ang text para tingnan ang nakaraang artikulo: Bakit ang 2382*1134 ang golden size para sa mga module?

Sa kasalukuyang 2026, pagkatapos ng ilang taon ng mga pagtatalo sa laki, ang PV industry ay kasalukuyang may tatlong mainstream wafer specifications: 183.75182.2mm, 210182.2mm, at 210210mm. Kabilang dito, ang 183.75182.2mm wafer, bilang advanced version ng 182 series, ay may bentahe ng umiiral na kapasidad; ang module na gawa sa 210182.2mm wafer ay tinatawag na golden size, na may mas mababang gastos sa transportasyon sa PV exports, at ito ay compatible sa 182 series module production lines; ang market share ng 210210mm wafer ay unti-unti ring umaakyat.

Pananaw ng Ooitech

Naniniwala ang Ooitech: ang ebolusyon ng mga laki ng PV wafer mula 100mm hanggang 210mm ay sa pundamental ay isang collaborative upgrade sa buong industry chain, na nagpapalaki ng production units upang mapababa ang unit costs at maipasa ang dividends pababa.