История эволюции размеров фотоэлектрических пластин
Содержание
Введение в продукт
Если вы следили за развитием фотоэлектрических пластин, вы знаете, что длина края солнечных пластин выросла с 100 мм до 125 мм, затем до 156 мм и вплоть до сегодняшних 210 мм.
Мы ясно видим, что по мере созревания фотоэлектрической промышленности размеры пластин продолжают увеличиваться. Какое влияние оказывает больший размер пластины на всю цепочку фотоэлектрической промышленности? И на чем на самом деле основаны эти изменения размеров?
Влияние на цепочку фотоэлектрической промышленности
1) Производители пластин
Большие размеры пластин помогают компаниям по производству пластин снизить три основные затраты: кремниевый материал, вытягивание кристаллов и резка.
Основное оборудование для производства пластин (например, печи для выращивания монокристаллов и станки для резки) обычно измеряется в «партиях в час» или «пластинах за смену станка». Больший размер означает, что одна печь или один станок производит больше пластин за один цикл. Например, площадь пластины 210 мм примерно в 1,82 раза больше, чем у пластины 156 мм, поэтому, если выход резки остается прежним, почасовая производительность одного станка для резки может увеличиться более чем на 80%.
Постоянные затраты, такие как амортизация оборудования, энергопотребление и рабочая сила, распределяются на большую площадь пластины, поэтому некремниевые затраты на пластину (например, электроэнергия и материалы) заметно снижаются. Согласно отраслевым данным, переход с 156 мм на 210 мм может снизить некремниевые затраты на этапе пластины примерно на 20-30%.
2) Производители ячеек
Большие пластины уменьшают «краевые потери» ячеек, так как чем больше площадь пластины, тем ниже доля неэффективных краевых областей.
Скорость линии производства ячеек в основном фиксирована (например, время цикла PECVD и трафаретной печати), поэтому больший размер пропорционально увеличивает выпуск ячеек с одной производственной линии и снижает расход серебряной пасты, мишеней и других материалов на ячейку. Например, расход серебряной пасты для ячейки 210 мм примерно в 1,3 раза больше, чем для ячейки 182 мм, но площадь в 1,82 раза больше, поэтому стоимость серебряной пасты на ватт фактически снижается примерно на 28%.
3) Производители модулей
Ячейки, изготовленные из более крупных пластин, вынуждают увеличивать размер модуля, что позволяет производителям модулей снижать затраты на упаковку и достигать более высокой плотности мощности.
Основные затраты на упаковку модулей — это вспомогательные материалы, такие как стекло, инкапсулирующая пленка, рамы и распределительные коробки, а также затраты на рабочую силу и оборудование для процессов, таких как стрингование и ламинирование. Больший размер означает меньшее количество вспомогательных материалов на ватт, а также снижение затрат на рабочую силу на ватт.
4) Инвесторы электростанций
Более крупные модули могут обеспечить более высокую плотность мощности (например, модули с ячейками 210R достигли 600 Вт+, а модули 700 Вт+ из ячеек 210 уже в массовом производстве), что уменьшает количество модулей, количество монтажных конструкций и длину кабеля, необходимых для станции, что косвенно снижает затраты для инвесторов электростанций.
Непрерывный рост размеров пластин — это, по сути, совместная модернизация «снижения затрат и повышения эффективности» для производителей пластин, тестирования ячеек, производителей модулей, инвесторов электростанций и многих других сторон. Увеличивая размер производственной единицы и снижая удельную стоимость, дивиденды передаются по цепочке нижестоящим игрокам.
Технические параметры
| Размер пластины | Кристальная платформа | Увеличение площади | Типичная мощность модуля | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| 125 мм (5 дюймов) | 6 дюймов | Базовый уровень | - | Снят с производства после 2012 г. |
| 156 мм (6 дюймов) | 8 дюймов | Базовый уровень | - | Основной в течение многих лет |
| M1 (156,75-φ205 мм) | 8 дюймов | +2.2% | +5 Вт по сравнению с предыдущим | Выпущен в конце 2013 г. |
| M2 (156,75-φ210 мм) | 8 дюймов | +2.2% | +5 Вт по сравнению с предыдущим | Стал мейнстримом |
| 158.75mm | 8 дюймов | Незначительный | - | Низкая стоимость модернизации |
| 166.00mm | 8 дюймов | +12.22% по сравнению с M2 | 420-430W (72-элементный) | Близко к пределу оборудования |
| M10 (182mm) | Новая платформа | - | 500W+ | Выпущен в июне 2020 |
| G12 (210mm) | Новая платформа | - | 600W+ | Выпущен в августе 2019 |
| 210*182.2mm (Прямоугольный) | Новая платформа | - | Модуль золотого размера | Выпущен в 2023 |
Технические преимущества
Более крупные пластины снижают затраты на кремниевый материал, выращивание кристаллов и резку на этапе производства
Один станок для резки может увеличить почасовую производительность более чем на 80% при переходе с 156mm на 210mm
Не-кремниевые затраты на этапе пластины могут снизиться примерно на 20%-30% при переходе с 156mm на 210mm
Снижение потерь на краях и уменьшение стоимости серебряной пасты на ватт (примерно на 28% ниже для ячеек 210mm)
Модули с более высокой плотностью мощности сокращают количество модулей, монтажных конструкций и необходимую длину кабеля
Применение продукта
История развития фотоэлектрических пластин
Поскольку фотоэлектрические пластины изначально произошли от полупроводниковых монокристаллических материалов, фотоэлектрическая промышленность долгое время следовала размерам полупроводниковых пластин 6 дюймов и 8 дюймов (диаметр), что соответствует так называемым 5-дюймовым пластинам (125mm) и 6-дюймовым пластинам (156mm) по длине края.
По мере роста фотоэлектрической промышленности и увеличения спроса на пластины и ячейки, а также с прогрессом отечественного оборудования для выращивания кристаллов, резки и производства ячеек, 5-дюймовые пластины (125mm) постепенно вышли из фотоэлектрической цепочки. После 2012 года, за исключением одного или двух специализированных производителей ячеек, пластины 125mm были в основном вытеснены рынком.
Пластины 156mm (выращивание кристаллов 8 дюймов) затем стали основным размером. После этого отрасль начала экспериментировать с небольшими увеличениями на платформе выращивания кристаллов 8 дюймов. В конце 2013 года пять компаний, включая Zhonghuan и Longi, совместно выпустили стандарты пластин M1 (156.75-φ205mm) и M2 (156.75-φ210mm). Без изменения размера модуля, M2 увеличил площадь пластины (на 2.2%) и повысил мощность модуля более чем на 5W, быстро став отраслевым мейнстримом и оставаясь стабильным в течение нескольких лет.
В последующие годы крупные производители пластин использовали технические модернизации на базе M1 и M2, чтобы постоянно увеличивать длину края пластины до 158,75, 161,7, 166 мм и других размеров. Преимущество пластины 158,75 мм в том, что все существующие внутренние мощности можно было модернизировать с помощью технического переоснащения с низкими затратами. Даже для очень старых заводов по производству элементов стоимость модернизации 1 ГВт оставалась в приемлемых пределах.
Преимущество пластины 166,00 мм в том, что её площадь на 12,22% больше, чем у M2, и модули 72-типа, использующие эту пластину, могут достигать 420-430 Вт. В то же время этот размер был близок к пределу мощности существующего оборудования, но не превышал его, поэтому стоимость модернизации оставалась контролируемой.
От 156 мм до 166 мм все производители на этом этапе увеличивали площадь пластины за счет технических модернизаций на существующей 8-дюймовой платформе выращивания кристаллов.
В августе 2019 года Zhonghuan совершила скачок и выпустила монокристаллическую пластину G12 с длиной края 210 мм, напрямую применив спецификацию размера полупроводниковых пластин к фотоэлектричеству. Целью было достичь скачка мощности модуля и дальнейшего снижения производственных затрат за счет более крупных пластин. Но в то время пластина 210 почти не имела поддержки со стороны смежных отраслей в фотоэлектрической цепочке, и большинство отрасли скептически относилось к 210.
В 2019 году Trina и Zhonghuan, первые сторонники пластины 210, выпустили следующее поколение новых модульных продуктов. На основе версии 50 пластины 210 максимальная мощность достигла 500 Вт, что также стало первым продуктом мощностью 500 Вт в фотоэлектрической отрасли. Ограниченные спецификациями фотоэлектрического стекла того времени, модуль нельзя было сделать с 6 колонками элементов, можно было сделать только с нечетным числом 5 колонок, а нечетная колонка означала, что модуль должен был использовать конструкцию с летящими проводами. Также, ограниченные током инвертора того времени, элементы нельзя было разрезать пополам, как это было принято в отрасли, и их можно было разрезать только на трети.
С выпуском пластины Zhonghuan с длиной края 210 и преимуществом того, что модули 210 могли достигать мощности 500 Вт+, к концу 2019 года лидеры модулей, представленные Jinko, JA Solar и Longi, погрузились в глубокие размышления. С одной стороны, эти компании хотели получить продукт для противодействия влиянию модуля мощностью 500 Вт; с другой стороны, они не хотели делать продукты с нечетными колонками и конструкцией с разрезанием на трети.
Таким образом, эти три компании не выбрали 210, и все они случайно подумали об использовании традиционной четной 6-колонной компоновки ячеек для достижения продуктов мощностью 500 Вт+. На самом деле, спецификации трех компаний изначально не были одинаковыми. Jinko и JA Solar примерно остановились на размере пластины 180 мм в конце первого квартала 2020 года, в то время как Longi изначально определил размер 17X. После общения и переговоров три компании наконец унифицировали размер до 182 мм, и в июне 2020 года три ведущие компании вместе с 7 другими производителями в отрасли совместно выпустили монокристаллическую пластину M10 на основе спецификации 182 мм.
Размер ячейки 183.75*182.2, используемый сегодня, основан на технической базе 182 мм. Как и предыдущее увеличение длины края 156 мм до 158.75, это повышает площадь ячейки за счет технических обновлений без изменения размера модуля, улучшая эффективность выработки электроэнергии.
Логика пластины с длиной края 182 отличается от скачкообразного введения длины края 210. 182 был получен с помощью логики обратного вывода на основе существующих граничных условий отрасли. Основными граничными условиями были высота транспортного контейнера и ширина стекловаренной печи. Эти два пункта определили, что верхний предел ширины модуля составляет от 1133 до 1134 мм, что затем приводит к размеру ячейки 182 мм для 6-колонной компоновки ячеек.
С одной стороны, мощность модуля 182 выше, чем у предыдущего модуля 210 версии 50. Что более важно, модуль 182 полностью продолжил зрелую 6-колонную компоновку и техническое решение с 2-резными ячейками, с лучшими характеристиками продукта и зрелой поддерживающей цепочкой поставок вверх и вниз по течению. По логике мышления отрасли того времени, 210 нельзя было сделать в 6-колонную компоновку ячеек, потому что стекловаренная печь не поддерживала это, и контейнер также не поддерживал. Казалось, что 210 вот-вот станет неудачным решением.
Однако Trina, лидер лагеря 210, преодолела фиксированное мышление большинства практиков отрасли и перевернула традиционную логику проектирования, быстро запустив продукт модуля 210 с 60 ячейками на основе 6-колонной компоновки ячеек и 2-резных ячеек, с мощностью модуля до 600 Вт (модуль размером 2172*1303).
Идея Trina заключалась в следующем: если контейнер не поддерживает двухслойное боковое размещение 6-колонных 210 модулей, то просто разместите модули вертикально в контейнере; если стекольный завод не поддерживает это, то объединитесь с производителями стекла для модернизации производственной линии; если ток 2-резных 210 ячеек слишком высок для инвертора, то сотрудничайте с производителями инверторов для разработки нового поколения продуктов. Во втором полугодии 2020 года Trina также возглавила группу производителей для создания отраслевого альянса 600W+, нацеленного на скоординированное продвижение всей цепочки 210.
6-струнная версия модуля 210 достигла ширины 1303 мм и могла размещаться только вертикально в контейнере. Вертикальное размещение вызывало определенные проблемы в некоторых сценариях, и многим клиентам этот метод не нравился. Столкнувшись с этой проблемой, в середине 2022 года Trina смело предложила решение с прямоугольной пластиной, выпустив 182 мм210 мм прямоугольную пластину. Модуль на основе прямоугольной пластины имеет ширину 1134 мм, что соответствует ширине традиционного модуля 182, а длина составляет 238X. Затем в 2023 году 9 ведущих предприятий, включая Jinko, JA Solar и Longi, совместно опубликовали размер прямоугольной пластины модуля, подтвержденный как 23821134.
Для модуля размером 2382*1134 нажмите на текст, чтобы просмотреть предыдущую статью: Почему 2382*1134 является золотым размером для модулей?
В сегодняшнем 2026 году, после нескольких лет споров о размерах, фотоэлектрическая промышленность в настоящее время имеет три основных спецификации пластин: 183.75182.2 мм, 210182.2 мм и 210210 мм. Среди них 183.75182.2 мм пластина, как продвинутая версия серии 182, имеет преимущество существующих мощностей; модуль, изготовленный из 210182.2 мм пластины, называется золотым размером, с более низкими транспортными расходами при экспорте фотоэлектрических систем, и он совместим с производственными линиями модулей серии 182; доля рынка 210210 мм пластины также постепенно растет.
Мнение Ooitech
Ooitech считает: эволюция размеров фотоэлектрических пластин от 100 мм до 210 мм по сути является совместной модернизацией всей цепочки промышленности, масштабированием производственных единиц для снижения удельных затрат и передачи дивидендов вниз по цепочке.
