Technologie de cellule à quatre découpes : le prochain code d'efficacité

Réponse rapide : La technologie des cellules à quatre découpes divise une cellule complète en quatre morceaux dans le sens du busbar, ce qui réduit le courant transporté par chaque morceau et donc la perte résistive dans le ruban et les doigts. L'industrie est passée des cellules complètes à la demi-découpe puis à la tiers-découpe, et la quatre-découpe est l'étape suivante dans la même logique : moins de courant par morceau signifie un ruban plus fin et une résistance série plus faible, ce qui augmente la puissance du module. Les gains sont visibles dans les caractéristiques des modules — une disposition à quatre découpes a été utilisée pour atteindre des modules de la classe 760 W à 770 W, là où la conception équivalente à trois découpes se situe plutôt entre 670 W et 680 W. Les coûts sont davantage de découpes par module, davantage de manipulation et un plus grand nombre de joints de soudure. Les chiffres de planification industrielle pour la capacité de quatre-découpe ont atteint environ 50 GW lors des cycles récents, ce qui est le point où la question de l'outillage devient urgente.

Fabrication de modules PV · par Jerry, Ooitech

Introduction

Au cours des six derniers mois, un terme est apparu de plus en plus souvent dans les cercles photovoltaïques : les cellules à quatre découpes.

Tongwei, JinkoSolar, Trina, Chint... une vague de géants photovoltaïques de premier plan ont collectivement misé dessus. Les lancements de nouveaux produits se succèdent, et les records d'efficacité des modules sont battus à maintes reprises.

Certains appellent cela une « révolution technologique », d'autres disent que ce n'est qu'une « extension naturelle des cellules demi-coupées ». Quelle est la vérité ? Pourquoi les grands acteurs parient-ils ensemble sur cette technologie ? Aujourd'hui, décomposons tout cela.

Le principe : pourquoi la découpe des cellules est importante

Avant de parler des cellules à quatre découpes, il y a une question fondamentale qui mérite deux minutes d'attention.

Beaucoup de gens pensent que le but de la découpe des cellules est d'« améliorer l'efficacité ». À strictement parler, cette affirmation n'est pas tout à fait exacte.

La découpe n'améliore pas l'efficacité des cellules, elle améliore la puissance encapsulée du module.

L'efficacité des cellules est l'affaire de la cellule elle-même. Que vous la coupiez ou non, l'efficacité d'une cellule individuelle ne change pas. Mais une fois coupée en morceaux plus petits, le courant devient plus faible, et les pertes résistives de ce courant sur les barres omnibus et les rubans diminuent. Cette énergie économisée se manifeste finalement par une augmentation de la puissance de sortie du module.

La loi de Joule, physique de collège : perte = I²R. Divisez le courant par deux, et la perte devient un quart.

La raison pour laquelle la technologie demi-coupée s'est répandue au cours des cinq dernières années se résume à cette relation mathématique incroyablement simple.

La quatre-découpe est une extension de la même logique : divisez le courant par deux à nouveau, et la perte retombe à un quart. Passer d'un module demi-coupé à un module à quatre découpes offre un gain de puissance d'environ 10 à 20 W, correspondant à une amélioration de l'efficacité de 0,3 à 0,5 point de pourcentage.

Cela peut sembler peu. Mais dans l'environnement de prix actuel, ces 0,3 point de pourcentage peuvent faire la différence entre remporter un appel d'offres ou non.

Pourquoi maintenant ? Les moteurs du marché

Le principe technique des cellules découpées en quatre n'est pas nouveau, on en parlait déjà il y a au moins cinq ans. Mais la véritable production de masse n'a eu lieu que ces six derniers mois.

Pourquoi ?

Parce que les conditions côté demande ont changé.

Le premier changement est politique. Le 15 juin, le ministère chinois de l'Industrie et des Technologies de l'information a publié une norme de classification pour les modules photovoltaïques, les répartissant en quatre niveaux selon leur rendement de conversion, le niveau le plus bas étant fixé à 23,4 %. Bien que nominalement recommandée, les achats des entreprises publiques la citeront très probablement directement. Pour les fabricants de modules, ce n'est pas une question de « faut-il le faire ? », mais de « le faire ou être éliminé ».

La découpe en quatre peut être installée sur les lignes de production existantes, avec des cycles courts, un faible investissement et des résultats rapides. C'est le premier moteur de l'essor de la découpe en quatre : c'est le chemin le plus rapide pour atteindre le seuil de rendement sur les lignes existantes.

Le deuxième changement est le paysage concurrentiel. TOPCon la technologie devient de plus en plus homogène, et l'écart d'efficacité des cellules entre les acteurs s'est réduit à moins de 0,2 point de pourcentage. Dans cette situation, l'optimisation de l'encapsulation au niveau du module est devenue l'un des rares leviers restants pour créer de la différenciation.

En d'autres termes, la marge de manœuvre pour optimiser les cellules est presque épuisée, et c'est maintenant au tour du module.

Le vrai défi : la passivation des bords et le rendement

Cela dit, la découpe en quatre n'est pas simplement une question de découpe et c'est terminé.

Après qu'une cellule est découpée en quatre morceaux, la zone de dommages sur les bords de coupe est deux fois plus grande qu'avec la technologie de demi-cellules. Si elle n'est pas traitée, ces dommages provoquent une recombinaison sévère des porteurs, ce qui réduit en réalité le rendement ; la cellule découpée pourrait être pire qu'une cellule non découpée.

Ainsi, la difficulté du processus central de la découpe en quatre n'est pas la « découpe », mais la passivation des bords qui suit.

Il existe plusieurs approches principales aujourd'hui : Tongwei utilise sa technologie de passivation des bords TPE développée en interne, qui, selon les informations publiques, donne de bons résultats. D'autres acteurs majeurs ont chacun leurs solutions, mais peu de détails sont divulgués publiquement.

La passivation des bords semble être une phrase simple, mais la réaliser est un travail d'ingénierie système. Le choix du matériau de la couche de passivation, le contrôle de l'épaisseur, l'uniformité, la compatibilité avec les processus d'emballage ultérieurs... chaque étape nécessite un réglage répété. C'est précisément pour cela que les entreprises capables de produire en masse des cellules découpées en quatre sont encore concentrées parmi les quelques leaders.

Un autre problème pratique est le rendement. Plus la découpe est fine, plus le risque de fragmentation est grand. Un ami travaillant dans une usine de modules m'a dit que le taux de fragmentation des modules à quatre découpes est de 2 à 3 points de pourcentage plus élevé que celui des demi-cellules, ce qui a un impact direct sur le coût.

Le nombre de points de soudure est également un problème. Un module à quatre découpes a deux fois plus de points de soudure qu'un module demi-cellule et quatre fois plus qu'une cellule entière. Chaque point de soudure est un point de défaillance potentiel. Quant à savoir s'il peut résister au test de fiabilité à long terme sur une période de garantie de 25 ans, franchement, il n'y a pas encore assez de données d'exploitation réelles pour répondre à cette question.

Ce que font les leaders du marché

Que font les principales entreprises photovoltaïques ? D'après les informations publiques actuellement disponibles :

Tongwei est plus agressif. Sa série TNC 3.0 adopte la découpe en quatre, avec une puissance maximale atteignant 770W et un rendement de 24,8%, ce qui la place dans le premier rang des modules produits en série. La passivation des bords utilise sa technologie TPE développée en interne.

Le Vertex de 3e génération de Trina Solar adopte également la découpe en quatre, avec une puissance atteignant le niveau de 760W. Trina a depuis longtemps une accumulation profonde dans le packaging des modules, et cette fois, elle a sorti tout son arsenal.

Le Tiger Neo 3.0 de Jinko a également opté pour la découpe en quatre, à 670W. La stratégie de Jinko a toujours été stable, ne recherchant pas des paramètres extrêmes mais valorisant la cohérence de la production en série.

La voie de LONGi est différente. Au lieu d'empiler la découpe en quatre sur le TOPCon, LONGi est allé directement vers la voie BC, utilisant le rendement élevé inhérent à la technologie à contact arrière pour résoudre le problème. Les modules BC atteignent 680W en production de masse, avec un objectif d'expédition pour 2026 dépassant 50GW. C'est une approche différente, essentiellement un pari sur l'avantage générationnel d'une filière technologique de cellules.

L'ASTRON 7 Pro de Chint New Energy adopte également la découpe en quatre, à 670W.

De ces produits, on peut voir une divergence intéressante : la plupart des entreprises choisissent d'empiler la découpe en quatre sur les lignes TOPCon existantes pour "prolonger leur vie", tandis que LONGi choisit de sauter cette étape et de parier directement sur le BC. Quelle stratégie gagnera finalement, il est trop tôt pour conclure.

Avantages réels pour les propriétaires de centrales électriques

Pour les investisseurs et propriétaires de centrales électriques, les modules à quatre découpes offrent deux avantages pratiques.

Premièrement, de meilleures performances en faible luminosité. Les modules à quatre découpes ont un courant de fonctionnement plus faible, donc dans les scénarios de faible luminosité tels que les matins, les soirs, les jours nuageux et l'hiver, la perte de génération est plus faible. Ne sous-estimez pas cette différence ; lorsqu'elle est convertie en gains de génération annuelle, l'impact sur le retour sur investissement est très réel.

Deuxièmement, une meilleure résistance à l'ombrage. Le circuit interne d'un module à quatre découpes est divisé en chaînes plus fines, donc lorsqu'il est partiellement ombragé (ombres d'arbres, fientes d'oiseaux, accumulation de poussière), l'impact sur la sortie du module entier est plus faible. Cela est particulièrement significatif pour les scénarios de toiture distribuée, où les conditions d'ombrage ont tendance à être complexes.

Bien sûr, le compromis est un prix de module légèrement plus élevé. Mais en considérant les gains de génération dus à l'amélioration de l'efficacité, le coût actualisé de l'électricité (LCOE) est très probablement meilleur.

Perspectives : Un choix pragmatique pour la fenêtre actuelle

Voici quelques jugements personnels, pour référence.

À court terme, la quatre-découpe deviendra une démarche standard pour le camp TOPCon. Avec la norme de classement d'efficacité du ministère en place, pas de mise à niveau signifie pas de qualification pour les appels d'offres, une contrainte dure. On s'attend à ce que de la seconde moitié de 2026 à 2027, les lignes TOPCon des entreprises leaders achèvent largement la mise à niveau en quatre-découpe.

À moyen terme, à mesure que les processus mûrissent et que les rendements s'améliorent, la prime de coût de la quatre-découpe se réduira progressivement. D'ici 2027-2028, l'écart de prix entre les modules à quatre découpes et ceux sans pourrait se réduire à un niveau négligeable. À ce moment-là, cela passera de l'« option premium » d'aujourd'hui à une « configuration de base ».

À long terme, la quatre-découpe est très probablement une solution transitoire. L'itération technologique dans l'industrie photovoltaïque ne s'arrête jamais, et de nouvelles structures de cellules ou méthodes d'emballage pourraient émerger, rendant la question du « nombre de découpes » sans importance.

Mais cela est une affaire pour plus tard.

Dans cette fenêtre actuelle, la quatre-découpe est le choix le plus pragmatique. L'investissement est contrôlable, les résultats sont rapides, cela ne verrouille pas une route, et cela résout le problème immédiat.

Dans l'environnement actuel où les prix des modules ont été poussés sous 1 yuan/W, la technologie qui peut augmenter l'efficacité et gagner des appels d'offres le plus rapidement et le plus fiablement est la bonne technologie.

Pas besoin de perturbation, pas besoin de révolution.

Assez bon, utile et prêt à être utilisé maintenant, cela suffit.

Point de vue d'Ooitech

Ooitech estime que la technologie des cellules à quatre découpes est actuellement la voie la plus pragmatique, à faible coût et à action rapide pour les fabricants de modules afin de répondre aux normes d'efficacité croissantes et de rester compétitifs dans le jeu des appels d'offres.