Présentation du produit

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

Nous pouvons clairement voir qu'à mesure que l'industrie photovoltaïque a mûri, les tailles de wafers n'ont cessé d'augmenter. Alors, quel impact une taille de wafer plus grande apporte-t-elle à l'ensemble de la chaîne de l'industrie PV ? Et sur quoi ces changements de taille sont-ils réellement basés ?

Impact sur la chaîne de l'industrie PV

1) Fabricants de wafers

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

Les équipements clés pour la fabrication de wafers (tels que les fours de monocristal et les machines de tranchage) sont généralement mesurés en « lots par heure » ou « tranches par équipe machine ». Une taille plus grande signifie qu'un seul four ou une seule machine produit plus de wafers par cycle. Par exemple, la surface d'un wafer de 210 mm est environ 1,82 fois celle d'un wafer de 156 mm, donc si le rendement de tranchage reste le même, la production horaire d'une seule machine de tranchage peut augmenter de plus de 80 %.

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

2) Fabricants de cellules

Des wafers plus grands réduisent la « perte de bord » des cellules, car plus la surface du wafer est grande, plus la proportion de régions de bord invalides est faible.

La "vitesse de ligne" de 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 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 obligent 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 stringing 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 à 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 testeurs 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 en aval.

Paramètres techniques

Avantages techniques

• Des plaquettes plus grandes réduisent les coûts de matériau silicium, de tirage de cristal et de découpage en phase de fabrication

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

• Le coût non-silicium de l'étape de plaquette peut chuter d'environ 20 % à 30 % lors du passage de 156 mm à 210 mm

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

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

Application du produit

L'histoire du développement des plaquettes photovoltaïques

Comme les plaquettes photovoltaïques proviennent à l'origine des matériaux monocristallins des 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 (125 mm) et de 6 pouces (156 mm) 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 découpage et de production de cellules, la plaquette de 5 pouces (125 mm) a progressivement quitté la chaîne photovoltaïque. Après 2012, à l'exception d'un ou deux fabricants de cellules spéciaux, la plaquette de 125 mm a été essentiellement éliminée par le marché.

Les plaquettes de 156 mm (croissance cristalline de 8 pouces) sont alors devenues la taille dominante. Ensuite, l'industrie a commencé à expérimenter de petites augmentations sur la plateforme de croissance cristalline de 8 pouces. Fin 2013, cinq entreprises dont Zhonghuan et Longi ont conjointement publié les normes de plaquettes M1 (156,75-φ205 mm) et M2 (156,75-φ210 mm). 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 5 W, devenant rapidement la norme industrielle et restant stable pendant plusieurs années.

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

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

En août 2019, Zhonghuan a fait un bond en avant et a publié la plaquette monocristalline G12 avec une longueur de bord de 210 mm, appliquant directement la spécification de taille de plaquette semi-conductrice au PV. L'objectif était de réaliser un bond 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 210 n'avait presque aucun support en amont ou en aval dans la chaîne PV, et la plupart de l'industrie était sceptique quant au 210.

En 2019, Trina et Zhonghuan, les premiers adoptants de la plaquette 210, ont publié la prochaine génération de nouveaux produits de modules. Basés sur la version 50 de la plaquette 210, la puissance maximale atteignait 500 W, ce qui était également le premier produit de 500 W dans l'industrie PV. Limitée par les spécifications du verre PV 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 courante dans l'industrie, et ne pouvaient être fabriquées qu'en tiers.

Avec la publication de la plaquette de longueur de bord 210 par Zhonghuan et l'avantage que les modules 210 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 réflexion profonde. 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 eu l'idée, par coïncidence, d'utiliser la disposition traditionnelle à 6 colonnes de cellules pour obtenir des produits de 500W+. 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 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 leaders, avec 7 autres fabricants de l'industrie, ont conjointement publié la plaquette monocristalline M10 basée sur la spécification 182 mm.

La taille de cellule 183,75*182,2 utilisée aujourd'hui est basée sur la base technique du 182 mm. Tout comme la longueur de bord précédente de 156 mm qui n'a cessé 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 la production d'énergie.

La logique de la plaquette de longueur de bord 182 est différente de l'introduction par saut du 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 à 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 à une taille de cellule de 182 mm pour une disposition à 6 colonnes de cellules.

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 2-cut, 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 réalisé en disposition à 6 colonnes, car le four à verre ne le supportait pas et le conteneur non plus. 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 praticiens 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 à 6 colonnes et des cellules 2-cut, avec une puissance de module atteignant jusqu'à 600W (le module de taille 2172*1303).

L'idée de Trina était : si le conteneur ne supporte pas le placement latéral en deux couches de modules 210 à 6 colonnes, alors placez simplement les modules verticalement dans le conteneur ; si le four à verre ne le supporte pas, alors unissez-vous aux usines de verre pour moderniser la ligne de production ; si le courant de la cellule 210 à 2 découpes 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 créer l'alliance industrielle 600W+, visant à promouvoir de manière coordonnée l'ensemble de la chaîne industrielle 210.

La version à 6 chaînes du module 210 atteignait une largeur de 1303 mm et ne pouvait être placée que verticalement dans le conteneur. Le placement vertical posait certains problèmes dans certains scénarios, et de nombreux clients n'aimaient pas cette méthode. Face à ce problème, à la mi-2022, Trina a proposé audacieusement la solution de plaquette rectangulaire, lançant une plaquette de 182 mm210 mm rectangulaire. 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 de la 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 ?

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 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 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 210210 mm augmente 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, augmentant les unités de production pour réduire les coûts unitaires et transmettre les dividendes en aval.