Le rôle des améliorations apportées aux plaquettes dans la technologie solaire

Avec un impact direct sur l'efficacité, la rentabilité et l'évolutivité des systèmes photovoltaïques (PV), les progrès de la technologie des plaquettes sont essentiels pour l'industrie solaire. Des améliorations significatives des performances des cellules solaires ont été obtenues grâce à des avancées telles que l'augmentation de la taille des plaquettes. Des wafers plus grands permettent de produire des cellules solaires plus performantes, ce qui réduit le coût global par watt et rend l'énergie solaire plus compétitive. En outre, les innovations dans les procédés de fabrication de plaquettes, notamment la mise au point de plaquettes plus fines et plus flexibles, permettent d'économiser des matériaux et d'ouvrir de nouvelles applications solaires. Ces développements sont tous cruciaux pour répondre à la demande mondiale croissante en énergie renouvelable et atteindre les objectifs de durabilité.

Cependant, les évolutions de la technologie des plaquettes vont au-delà de l'épaisseur de la plaquette elle-même. En fait, si l'utilisation de plaquettes plus fines dans l'industrie solaire permet de réaliser des économies de matériaux et de réduire potentiellement les coûts, elle comporte également des défis importants qui pourraient limiter son adoption. L'une des principales préoccupations est la fragilité accrue des plaquettes plus fines, qui les rend plus susceptibles de se briser lors de leur fabrication, de leur transport et de leur installation. Cela augmente les coûts de fabrication en raison de taux de défauts plus élevés et limite l'évolutivité. De plus, les plaquettes plus fines ont une résistance mécanique réduite, ce qui peut compromettre leur durabilité à long terme en cas de contraintes environnementales telles que le vent ou la neige.

En 2024, LONGi a introduit une plaquette et une technologie sous-jacente qui ont constitué la base de notre série Hi-MO X16 Max, ainsi que la toute nouvelle technologie Hi-MO X10 - TaRay Inside et la plaquette TAIRay sont nées. Mais contrairement à de nombreux concurrents sur le marché, ils ne se sont pas concentrés sur la réduction de l'épaisseur. LONGi s'est plutôt concentré sur l'amélioration d'une découverte faite par le chimiste polonais Jan Czochralski en 1915. En plongeant accidentellement un stylo dans une boîte en fusion au lieu d'un encrier, il a découvert l'extraction par monocristal. Le chimiste a ensuite développé la technique et l'a utilisée pour mesurer la rapidité de cristallisation de différents métaux. C'est la naissance de la méthode dite Czochralski et de la méthode Recharge Czochralski (RCZ), un procédé de pointe pour l'extraction des lingots. LONGi a maintenant amélioré le processus d'extraction des lingots afin de rendre les plaquettes obtenues plus stables, plus robustes, exemptes d'impuretés et donc plus puissantes.

Nouvelles plaquettes de silicium M11 Tairay pour les cellules TOPCon, à hétérojonction et à contact arrière

Les nouvelles plaquettes de silicium TAIRay sont adaptées aux les technologies solaires actuelles telles que TOPCon, les cellules à hétérojonction (HJT) et les cellules à contact arrière (BC). Ils montrent une augmentation de l'efficacité d'environ 0,1 % pour les technologies cellulaires mentionnées. Les wafers sont le résultat de trois années de recherche et de développement intensifs menées par une équipe R&D de LONGi composée de plusieurs centaines d'employés. LONGi a ainsi réalisé une percée dans le domaine des plaquettes de silicium, qui n'a connu aucune innovation significative au cours de la dernière décennie.

Les wafers de silicium Tairay présentent trois avantages principaux :

• Compatibilité élevée avec les plateformes (TOPCon, hétérojonction, contact arrière)
• Résistance mieux répartie
• Élimination efficace des impuretés

L'épaisseur des plaquettes TAIRay utilisées dans la technologie de contact arrière évolutive HPBC 2.0 est de 140 μm, tandis que l'épaisseur moyenne des plaquettes de silicium de type n utilisées dans les cellules TopCon est actuellement de 130 μm.

Les wafers TAIRay offrent une résistance à la flexion 16 % plus élevée

Outre les avantages technologiques, les wafers TAIRay présentent également des propriétés mécaniques améliorées. La résistance à la flexion testée des plaquettes de silicium LONGi TAIRay est 16 % supérieure à celle des plaquettes classiques, ce qui garantit une résistance à la rupture plus élevée tout en produisant des plaquettes plus fines avec une probabilité plus faible de rupture des cellules pendant la production.

Les plaquettes de silicium monocristallin ont toujours été le produit pionnier de LONGi, le producteur ayant réalisé le plus grand volume d'expéditions au monde pendant neuf années consécutives. Ces dernières années, le segment des plaquettes a été étendu aux plaquettes monocristallines, fines et de grande taille, et LONGi a apporté une contribution significative à chaque évolution technologique.

Les lingots de silicium ont une distribution de résistance meilleure et uniforme

Les nouvelles plaquettes TAIRay et leurs avantages sont le résultat d'un procédé amélioré de recharge Czochralski (RCz) utilisé dans la production de lingots de silicium monocristallin.

Plus les lingots de silicium classiques sont longs, plus la différence de résistance sur l'ensemble du lingot est importante. Grâce au procédé RCz amélioré, les plaquettes de silicium LONGi TAIRay peuvent obtenir une distribution de résistance axiale plus uniforme sans avoir à raccourcir la longueur du lingot. Pour la même longueur de lingot, le rapport de résistance entre les extrémités est réduit de moitié, ce qui permet d'obtenir des cellules plus efficaces.

De plus, les impuretés métalliques présentes dans les plaquettes de silicium TAIRay de LONGi peuvent être éliminées plus facilement. Par rapport aux produits classiques, il est également possible d'améliorer l'efficacité. Plus le nombre de contaminants pouvant être éliminés est élevé, plus le potentiel d'amélioration de l'efficacité cellulaire est élevé.

L'amélioration des plaquettes de silicium est indispensable pour améliorer les cellules solaires

Au cours de la dernière décennie, l'industrie solaire a réalisé des avancées importantes en termes de technologie et de coût. En conséquence, la production d'énergie solaire est devenue la source d'énergie renouvelable qui connaît la croissance la plus rapide au monde. La production mondiale d'énergie solaire est entrée dans « l'ère du térawatt » en 2023. Zhenguo Li, fondateur et président de LONGi, a déclaré que le développement rapide de l'industrie photovoltaïque était principalement dû à la réduction continue des coûts de l'électricité. La réduction des coûts et l'amélioration de l'efficacité de la production d'électricité sont toujours les facteurs moteurs de l'industrie photovoltaïque.

Le développement accéléré de l'industrie photovoltaïque a également accéléré le développement de plaquettes de silicium, essentielles à l'amélioration des cellules solaires. La qualité de la plaquette de silicium détermine l'efficacité de conversion de la cellule. Cependant, ces dernières années, l'amélioration continue de la technologie de production de plaquettes de silicium a ralenti les progrès réalisés en matière d'amélioration des performances des plaquettes de silicium. L'homogénéisation des produits en plaquettes de silicium est devenue de plus en plus évidente.