モノシリコンウエハの進化が加速

- Aug 01, 2019-

出典: eqmagpro


Bigger Ingot


近年、太陽光発電技術は急速に発展しています。 セルに関しては、高効率PERC、バイフェイシャルセル、およびブラックシリコン技術が徐々に量産を開始し、N型およびヘテロ接合技術が市場での足がかりを得ています。 モジュールに関しては、二重ガラス、ハーフセル、マルチバスバーおよびシングルセル技術が大規模工業化を実現している。 単結晶シリコンウエハに関しては、多くの技術的進歩がなされており、そしてより注目すべきことに、ウエハはますます大きくなっている。

 

2010年以前は、単結晶シリコンウェハは125mm幅(f164mmシリコンインゴット直径)と数156mm(f200mm)ウェハの小型です。 2010年以降、156mmウェーハはますます大きなシェアを占め、主流になりました。 125mm P型ウェハは2014年頃にほぼ排除され、一部のIBCまたはHITセルのみでした。 2013年末に、LONGi、Zhonghuan、Jinglong、Solargiga、およびComtecは共同で、M1(156.75-f205 mm)およびM2(156.75-f210 mm)ウェーハの規格を発行しました。 モジュールのサイズを変えなくても、M2はモジュールの電力を5Wp以上増加させることができ、急速に主流になり、数年間そのステータスを維持します。 その間、市場にはM4よりも5.7%大きいM4(161.7-f211mm)ウェーハも数枚あり、そのようなウェーハは主にN型バイフェイシャルモジュールに適用されました。

 

2018年後半、激しい市場競争のため、製品競争力を確保するためにシリコンウェハのサイズを拡大してモジュールのパワーを高めることを期待して、多くの企業が再びシリコンウェハに注意を向けました。 1つの方法は、モジュールのサイズを増やすことなく、M2のリリースをコピーして、ウェーハ全体の幅を157 mm、157.25 mm、または157.4 mmに拡大し続けることですが、得られる電力の増加は制限されます。製造精度が向上し、認証適合性が影響を受ける可能性があります(例えば、ULの沿面距離要件を満たしていないなど)。 もう1つの方法は、ウェハ全体の幅を125 mmから156 mmに広げ、モジュールのサイズを大きくすることです(158.75 mm疑似正方形ウェハまたは正方形ウェハ(f 223 mm)など)。 3%、これは60セルモジュールの電力を約10Wp増加させます。 一方、一部のN型モジュール製造業者は161.7mmのM4ウェハを選択しています。 一部の企業は166mmウェーハを発売する予定です。

 

Wafer size increase

 

それでは、ウェハサイズがどんどん大きくなっている理由を見てみましょう。

 

生産の観点からは、セルおよびモジュールの生産速度(ウェーハ/時間、モジュール/時間)は基本的に固定されており、ウェーハのサイズの増加は単位時間当たりに生産されるセルまたはモジュールの出力を高めることができる。これにより、特に125mmウェハが156mmウェハに切り替えられた場合に、装置のWp当たりの設備、人件費、さらにはその他のコストが削減されます。

例として地上発電所を例にとると、同じ効率の下で発電所システムのコストの観点から、モジュールはより大きいウエハサイズのためにより高い電力を得るが、その結果、ストリング内のモジュールの数は変わらないままである。単一ブラケット上のモジュール効率はそれに応じて増加し、1 Wpあたりのブラケットと杭基礎のコストが削減されます。 大きなモジュールが輸送や設置速度にほとんど影響を与えない場合、1 Wpあたりのモジュールとブラケットの設置効率が向上します。 アレイあたりの容量はインバーターによって決定され、固定と見なすことができるため、ハイパワーモジュールはコンバイナーボックスまたはストリングインバーターの使用を減らすことができ、ブラケットの使用を減らすことでアレイの設置面積を減らすことができます。また、ブラケットの数とそれらの設置面積の減少は、電源ケーブルの使用を減らすことができます。 166mmウェーハを使用する425Wpモジュールは、M2ウェーハを使用する380Wpモジュール(72セルタイプの両方)と比較して、BOSコストを少なくともRMB0.05 / Wp節約できると見積もられています。 トラッカーが使用されている場合、または人件費が高い海外地域で使用されている場合は、より多くのBOSコストが節約されます。

 

Benefit of large wafer

 

上記の2つの点は、機器の製造と輸送が問題にならない場合、セルとモジュールのコストとシステムBOSのコストを節約するために、ウェハサイズをできるだけ大きくする必要があることを示しています。 このため、テルル化カドミウム薄膜セルメーカーのFirst Solarは、モジュールサイズを第4世代の1200 * 600mmから2009 * 1232mmに直接拡大しました。 モジュール面積 2.5m2付近 と重量 35kg は、総合解析の結果得られた限界値です。 結晶シリコンモジュールの場合、125 mmから156 mmへの調整と同様に、この業界の変化の機会を利用して、サイズをより安定した費用対効果の高いものに調整する必要があります。 「単結晶は大きなウエハサイズを実現するのがより簡単である」と題されたWeChatの記事によると、ウエハが大きくなるのを妨げる主な要因は拡散炉である。 直径が限られた拡散炉内でウェーハをより大きくするためには、疑似正方形単結晶シリコンウェーハは正方形単結晶シリコンウェーハよりも優れた利点を有するはずである。

 

Diffusion furnace section

 

結論として、大きなウェーハは太陽光発電業界に明らかな価値をもたらします。 大企業は、この機会に、長年にわたって比較的安定したサイズを決定して、生産ラインの変革とモジュール認証費用への繰り返しの投資を減らすべきです。 すべての生産ラインと互換性のある最大サイズとして、166mmの単結晶シリコンウエハは、現段階では良い選択のようです。