L'histoire de l'évolution des tailles de plaquettes photovoltaïques

Introduction du produit

Si vous avez suivi le développement des plaquettes photovoltaïques, vous savez que la longueur des bords des plaquettes solaires est passée de 100 mm à 125 mm, puis à 156 mm, et jusqu'à 210 mm aujourd'hui.

Nous pouvons clairement voir qu'à mesure que l'industrie photovoltaïque a mûri, les tailles de plaquettes ne cessent d'augmenter. Quel impact une plus grande taille de plaquette apporte-t-elle à l'ensemble de la chaîne industrielle photovoltaïque ? Et sur quoi ces changements de taille sont-ils réellement basés ?

Impact sur la chaîne industrielle photovoltaïque

1) Fabricants de plaquettes

Des tailles de plaquettes plus grandes aident les entreprises de plaquettes à réduire trois coûts majeurs : le matériau en silicium, le tirage de cristal et le découpage.

L'équipement principal pour la fabrication de plaquettes (comme les fours à cristal unique et les machines de découpage) est généralement mesuré en "lots par heure" ou "plaquettes par équipe machine". Une taille plus grande signifie qu'un seul four ou une seule machine produit plus de plaquettes par cycle. Par exemple, la surface d'une plaquette de 210 mm est environ 1,82 fois celle d'une plaquette de 156 mm, donc si le rendement de découpage reste le même, la production horaire d'une seule machine de découpage peut augmenter de plus de 80 %.

Les coûts fixes tels que l'amortissement de l'équipement, la consommation d'énergie et la main-d'œuvre sont répartis sur une plus grande surface de plaquette, donc le coût non-silicium par plaquette (comme l'électricité et les matériaux) diminue sensiblement. Selon les données de l'industrie, passer de 156 mm à 210 mm peut réduire le coût non-silicium de l'étape de plaquette d'environ 20 % à 30 %.

2) Fabricants de cellules

Des plaquettes plus grandes réduisent la "perte de bord" des cellules, car plus la surface de la plaquette est grande, plus la proportion de zones de bord invalides est faible.

La "vitesse de ligne" de la production de cellules est essentiellement fixe (comme le temps de cycle du PECVD et de la sérigraphie), donc une taille plus grande augmente proportionnellement la production de cellules d'une seule ligne de production et réduit le coût consommable de la pâte d'argent, des cibles et d'autres matériaux par cellule. Par exemple, la consommation de pâte d'argent d'une cellule de 210 mm est environ 1,3 fois celle d'une cellule de 182 mm, mais la surface est 1,82 fois plus grande, donc le coût de la pâte d'argent par watt diminue en réalité d'environ 28 %.

3) Fabricants de modules

Les cellules fabriquées à partir de plaquettes plus grandes forcent la taille du module à augmenter, ce qui permet aux fabricants de modules de réduire les coûts d'emballage et d'atteindre une densité de puissance plus élevée.

Les coûts principaux de l'emballage des modules sont les matériaux auxiliaires tels que le verre, le film d'encapsulation, les cadres et les boîtes de jonction, ainsi que les coûts de main-d'œuvre et d'équipement des processus comme le câblage et la stratification. Une taille plus grande signifie moins de matériaux auxiliaires utilisés par watt, et le coût de main-d'œuvre par watt est également réduit.

4) Investisseurs de centrales électriques

Des modules plus grands peuvent fournir une densité de puissance plus élevée (par exemple, les modules à cellules 210R ont atteint 600W+, et les modules 700W+ fabriqués à partir de cellules 210 sont déjà en production de masse), réduisant le nombre de modules, la quantité de structures de montage et la longueur de câble nécessaires pour une centrale, ce qui réduit indirectement le coût pour les investisseurs de centrales électriques.

La croissance continue des tailles de plaquettes est essentiellement une mise à niveau collaborative de « réduction des coûts et amélioration de l'efficacité » pour les fabricants de plaquettes, les tests de cellules, les fabricants de modules, les investisseurs de centrales électriques et de nombreuses autres parties. En augmentant la taille de l'unité de production et en réduisant le coût unitaire, les dividendes sont transmis en aval aux acteurs de la chaîne.

Paramètres techniques

Avantages techniques

• Des plaquettes plus grandes réduisent les coûts de matériau de silicium, de tirage de cristal et de découpe au stade de la fabrication

• Une seule machine de découpe peut augmenter le rendement horaire de plus de 80% en passant de 156mm à 210mm

• Le coût non-silicium de l'étape de plaquette peut baisser d'environ 20% à 30% lors de la mise à niveau de 156mm à 210mm

• Réduction des pertes de bord et du coût de la pâte d'argent par watt (environ 28% de moins pour les cellules de 210mm)

• Les modules à densité de puissance plus élevée réduisent le nombre de modules, de structures de montage et la longueur de câble nécessaires

Application produit

L'histoire du développement des plaquettes photovoltaïques

Comme les plaquettes photovoltaïques proviennent à l'origine de matériaux monocristallins semi-conducteurs, l'industrie photovoltaïque a longtemps suivi les tailles de plaquettes semi-conductrices de 6 pouces et 8 pouces (diamètre), correspondant aux plaquettes dites de 5 pouces (125mm) et de 6 pouces (156mm) en termes de longueur de bord.

Avec la croissance de l'industrie photovoltaïque et la demande accrue de plaquettes et de cellules, et grâce aux progrès des équipements nationaux de tirage de cristal, de découpe et de production de cellules, la plaquette de 5 pouces (125mm) a progressivement quitté la chaîne photovoltaïque. Après 2012, sauf pour un ou deux fabricants de cellules spéciaux, la plaquette de 125mm a été essentiellement éliminée par le marché.

Les plaquettes de 156mm (croissance de cristal de 8 pouces) sont ensuite devenues la taille dominante. Après cela, l'industrie a commencé à expérimenter de petites augmentations sur la plateforme de croissance de cristal de 8 pouces. Fin 2013, cinq entreprises dont Zhonghuan et Longi ont conjointement publié les normes de plaquettes M1 (156,75-φ205mm) et M2 (156,75-φ210mm). Sans changer la taille du module, M2 a augmenté la surface de la plaquette (de 2,2%) et boosté la puissance du module de plus de 5W, devenant rapidement la norme de l'industrie et restant stable pendant plusieurs années.

Dans les années suivantes, les principaux fabricants de plaquettes ont utilisé des mises à niveau techniques sur la base de M1 et M2 pour continuer à augmenter la longueur de bord des plaquettes à 158,75, 161,7, 166mm et d'autres tailles. L'avantage de la plaquette de 158,75mm est que toute la capacité interne existante pouvait être mise à niveau grâce à des rénovations techniques à faible coût. Même pour les très anciennes usines de cellules, le coût de rénovation de 1GW restait dans une fourchette acceptable.

L'avantage de la plaquette de 166,00 mm est que sa surface est 12,22 % plus grande que celle du M2, et les modules de type 72 utilisant cette plaquette pourraient atteindre 420-430 W. En même temps, cette taille était proche mais ne dépassait pas la limite de capacité des équipements existants, de sorte que le coût de modernisation restait maîtrisable.

De 156 mm à 166 mm, tous les fabricants à ce stade augmentaient la surface des plaquettes grâce à des mises à niveau techniques sur la plateforme existante de croissance de cristaux de 8 pouces.

En août 2019, Zhonghuan a fait un bond en avant et a publié la plaquette de silicium monocristallin G12 avec une longueur de bord de 210 mm, appliquant directement la spécification de taille des plaquettes de semi-conducteurs au photovoltaïque. L'objectif était de réaliser un bond en avant dans la puissance des modules et une réduction supplémentaire des coûts de fabrication grâce à des plaquettes plus grandes. Mais à cette époque, la plaquette de 210 mm n'avait presque aucun soutien de l'industrie en amont ou en aval dans la chaîne photovoltaïque, et la plupart de l'industrie était sceptique quant au 210.

En 2019, Trina et Zhonghuan, les premiers adoptants de la plaquette de 210 mm, ont publié la prochaine génération de nouveaux produits de modules. Basés sur la version 50 de la plaquette de 210 mm, la puissance maximale atteignait 500 W, ce qui était également le premier produit de 500 W dans l'industrie photovoltaïque. Limitée par les spécifications du verre photovoltaïque de l'époque, le module ne pouvait pas être fabriqué en 6 colonnes de cellules et ne pouvait être fabriqué qu'en un nombre impair de 5 colonnes, et la disposition en colonnes impaires signifiait que le module devait utiliser une conception de fil volant. Également limité par le courant de l'onduleur à l'époque, les cellules ne pouvaient pas utiliser la demi-coupe qui était dominante dans l'industrie, et ne pouvaient être fabriquées qu'en tiers.

Avec la publication de la plaquette de 210 mm de longueur de bord par Zhonghuan et l'avantage que les modules de 210 mm pouvaient atteindre une puissance de 500 W+, à la fin de 2019, les leaders des modules représentés par Jinko, JA Solar et Longi sont tombés dans une profonde réflexion. D'une part, ces entreprises voulaient un produit pour contrer l'impact du module de 500 W ; d'autre part, elles ne voulaient pas fabriquer des produits avec des conceptions de colonnes impaires et de coupe en tiers.

Ainsi, ces trois entreprises n'ont pas choisi le 210, et elles ont toutes pensé par coïncidence à utiliser la disposition traditionnelle de cellules en 6 colonnes paires pour atteindre des produits de 500 W+. En fait, les spécifications des trois n'étaient pas les mêmes au début. Jinko et JA Solar ont approximativement fixé une taille de plaquette de 180 mm à la fin du premier trimestre de 2020, tandis que Longi a initialement déterminé une taille de 17X. Après communication et négociation, les trois entreprises ont finalement unifié la taille à 182 mm, et en juin 2020, les trois entreprises leaders, avec 7 autres fabricants de l'industrie, ont conjointement publié la plaquette de silicium monocristallin M10 basée sur la spécification de 182 mm.

La taille de cellule 183,75*182,2 utilisée aujourd'hui est basée sur la base technique de 182 mm. Tout comme la longueur de bord de 156 mm précédente a continué d'augmenter jusqu'à 158,75, elle augmente la surface de la cellule grâce à des améliorations techniques sans modifier la taille du module, améliorant ainsi l'efficacité de production d'énergie.

La logique de la plaquette de longueur de bord 182 est différente de l'introduction par bonds de la longueur de bord 210. Le 182 a été généré par une logique de déduction inverse basée sur les conditions limites existantes de l'industrie. Les principales conditions limites étaient la hauteur du conteneur d'expédition et la largeur du four de verre. Ces deux points ont déterminé que la limite supérieure de la largeur du module se situe entre 1133 et 1134 mm, ce qui conduit ensuite à une taille de cellule de 182 mm pour une disposition de cellules à 6 colonnes.

D'une part, la puissance du module 182 est supérieure à celle du module 210 version 50 précédent. Plus important encore, le module 182 a entièrement poursuivi la solution technique mature de disposition à 6 colonnes et de cellules coupées en 2, avec de meilleures performances produit et une chaîne d'approvisionnement en amont et en aval mature. Selon la logique de pensée de l'industrie à l'époque, le 210 ne pouvait pas être fabriqué en disposition de cellules à 6 colonnes, car ni le four de verre ni le conteneur ne le supportaient. Il semblait que le 210 allait devenir une solution échouée.

Cependant, Trina, le leader du camp 210, a brisé la pensée fixe de la plupart des acteurs de l'industrie et a bouleversé la logique de conception traditionnelle, lançant rapidement un produit de module 210 à 60 cellules basé sur une disposition de cellules à 6 colonnes et des cellules coupées en 2, avec une puissance de module atteignant jusqu'à 600 W (le module de taille 2172*1303).

L'idée de Trina était la suivante : si le conteneur ne supporte pas le placement latéral en deux couches des modules 210 à 6 colonnes, alors placez simplement les modules verticalement dans le conteneur ; si le four de verre ne le supporte pas, alors unissez-vous aux usines de verre pour mettre à niveau la ligne de production ; si le courant de la cellule 210 coupée en 2 est trop élevé pour l'onduleur, alors coopérez avec les fabricants d'onduleurs pour développer une nouvelle génération de produits. Au second semestre 2020, Trina a également dirigé un groupe de fabricants pour établir l'alliance industrielle 600W+, visant à réaliser une promotion coordonnée de toute la chaîne industrielle 210.

La version à 6 chaînes du module 210 a atteint une largeur de 1303 mm et ne pouvait être placée que verticalement dans le conteneur. Le placement vertical a causé certains problèmes dans certains scénarios, et de nombreux clients n'aimaient pas cette méthode. Face à ce problème, à la mi-2022, Trina a audacieusement proposé la solution de plaquette rectangulaire, lançant un module de 182 mmPlaquette rectangulaire de 210 mm. Le module basé sur la plaquette rectangulaire a une largeur de 1134 mm, cohérente avec la largeur traditionnelle du module 182, tandis que la longueur est de 238X. Puis en 2023, 9 entreprises leaders dont Jinko, JA Solar et Longi ont conjointement publié la taille du module à plaquette rectangulaire, confirmée à 23821134.

Pour le module de taille 2382*1134, cliquez sur le texte pour voir l'article précédent : Pourquoi 2382*1134 est-il la taille dorée des modules ?

Aujourd'hui en 2026, après plusieurs années de disputes sur les tailles, l'industrie photovoltaïque compte actuellement trois spécifications de plaquettes dominantes : 183.75182.2 mm, 210182.2 mm, et 210210 mm. Parmi elles, la plaquette de 183.75182.2 mm, en tant que version avancée de la série 182, présente l'avantage de la capacité existante ; le module fabriqué à partir de la plaquette de 210182.2 mm est appelé la taille dorée, avec des coûts de transport plus faibles dans les exportations photovoltaïques, et il est compatible avec les lignes de production de modules de la série 182 ; la part de marché de la plaquette de 210210 mm grimpe également progressivement.

Point de vue d'Ooitech

Ooitech estime : l'évolution des tailles de plaquettes photovoltaïques de 100 mm à 210 mm est fondamentalement une mise à niveau collaborative de toute la chaîne industrielle, en augmentant les unités de production pour réduire les coûts unitaires et transmettre les dividendes en aval.