Il ruolo dei Wafer Enhancements nella tecnologia solare

Con un impatto diretto sull'efficienza, l'economicità e la scalabilità dei sistemi fotovoltaici (PV), i progressi nella tecnologia dei wafer sono fondamentali per l'industria solare. Miglioramenti significativi nelle prestazioni delle celle solari sono stati ottenuti grazie a progressi come l'aumento delle dimensioni dei wafer. I wafer più grandi consentono di produrre celle solari a prestazioni più elevate, riducendo il costo complessivo per watt e rendendo l'energia solare più competitiva. Inoltre, le innovazioni nei processi di produzione dei wafer, incluso lo sviluppo di wafer più sottili e flessibili, aiutano a risparmiare materiali e ad aprire nuove applicazioni solari. Questi sviluppi sono tutti cruciali per soddisfare la crescente domanda globale di energia rinnovabile e raggiungere gli obiettivi di sostenibilità.

Tuttavia, le evoluzioni nella tecnologia dei wafer vanno oltre lo spessore del wafer stesso. Infatti, sebbene l'uso di wafer più sottili nell'industria solare offra risparmi di materiale e potenzialmente una riduzione dei costi, comporta anche sfide significative che potrebbero limitarne l'adozione. Una delle principali preoccupazioni è la maggiore fragilità dei wafer più sottili, che li rende più inclini alla rottura quando vengono prodotti, trasportati e installati. Ciò aumenta i costi di produzione a causa della maggiore percentuale di difetti e limita la scalabilità. Inoltre, i wafer più sottili hanno una resistenza meccanica ridotta, il che può compromettere la durata a lungo termine in caso di sollecitazioni ambientali come il vento o i carichi di neve.

Nel 2024, LONGi ha introdotto un wafer e una tecnologia di base che hanno costituito la base della nostra serie Hi-mo X16 Max, così come sono nati la nuovissima tecnologia Hi-mo X10 - TaiRay Inside e il wafer TaiRay. Ma a differenza di molti concorrenti sul mercato, non si sono concentrati sulla riduzione dello spessore. LONGi si concentrò invece sul miglioramento di una scoperta fatta dal chimico polacco Jan Czochralski nel 1915. Immergendo accidentalmente una penna in una latta fusa invece che in un calamaio, scoprì l'estrazione di un monocristallo. Il chimico ha continuato a sviluppare la tecnica e ad usarla per misurare la velocità di cristallizzazione dei diversi metalli. Fu la nascita del cosiddetto metodo Czochralski e del Recharge Czochralski (RCZ), un processo di estrazione dei lingotti all'avanguardia. LONGi ha ora migliorato il processo di estrazione dei lingotti per rendere i wafer risultanti più stabili, robusti, privi di impurità e quindi più potenti.

Nuovi wafer in silicio M11 TaiRay per celle TOPcon, eterogiunzione e back-contact

I nuovi wafer in silicio TaiRay sono adatti per tecnologie solari attualmente prevalenti come TOPcon, celle a eterogiunzione (HJT) e celle a contatto posteriore (BC). Mostrano un aumento dell'efficienza di circa lo 0,1% per le tecnologie cellulari citate. I wafer sono il risultato di tre anni di intensa ricerca e sviluppo da parte di un team di ricerca e sviluppo LONGi composto da diverse centinaia di dipendenti. LONGi ha così raggiunto una svolta nel campo dei wafer di silicio, che non ha visto innovazioni significative nell'ultimo decennio.

I wafer Tairay-Silicon-Wafer offrono tre vantaggi principali:

• Elevata compatibilità con la piattaforma (TOPcon, eterogiunzione, contatto posteriore)
• Resistenza distribuita in modo più uniforme
• Efficace rimozione delle impurità

Lo spessore dei wafer TAIray utilizzati nella tecnologia evolutiva di back contact HPBC 2.0 è di 140 μm, mentre lo spessore medio dei wafer di silicio di tipo n utilizzati nelle celle TOPCon è attualmente di 130 μm.

Tai Ray ostie offrono una resistenza alla flessione superiore del 16 percento

Oltre ai vantaggi tecnologici, i wafer TaiRay hanno anche proprietà meccaniche migliorate. La resistenza alla flessione testata dei wafer di silicio LONGi TaiRay è superiore del 16% rispetto a quella dei wafer convenzionali, garantendo una maggiore resistenza alla rottura e producendo wafer più sottili con una minore probabilità di rottura delle cellule durante la produzione.

I wafer di silicio monocristallino sono sempre stati il prodotto pioniere di LONGi, con il produttore che ha raggiunto il maggior volume di spedizioni al mondo per nove anni consecutivi. Negli ultimi anni, il segmento dei wafer è stato aggiornato a wafer monocristallini, di grandi dimensioni e sottili e LONGi ha dato un contributo significativo a ogni cambiamento tecnologico.

I lingotti di silicio hanno una distribuzione della resistenza migliore e uniforme

I nuovi wafer TaiRay e i loro vantaggi sono il risultato di un processo migliorato di Recharge Czochralski (RCz) utilizzato nella produzione di lingotti di silicio monocristallino.

Più lunghi sono i lingotti di silicio convenzionali, maggiore è la differenza di resistenza sull'intero lingotto. Grazie al processo RCz migliorato, i wafer di silicio LONGi TaiRay possono ottenere una distribuzione della resistenza assiale più uniforme senza dover ridurre la lunghezza del lingotto. A parità di lunghezza del lingotto, il rapporto di resistenza tra le estremità si dimezza, ottenendo celle più efficienti.

Inoltre, le impurità metalliche nei wafer di silicio TaiRay di LONGi possono essere rimosse più facilmente. Rispetto ai prodotti convenzionali, c'è anche più spazio per migliorare l'efficienza. Maggiore è il numero di contaminanti che possono essere rimossi, maggiore è il potenziale di miglioramento dell'efficienza delle celle.

Il miglioramento dei wafer di silicio è indispensabile per il miglioramento delle celle solari

Nell'ultimo decennio, l'industria solare ha compiuto progressi significativi in termini di tecnologia e costi. Di conseguenza, la generazione di energia solare è diventata la fonte di energia rinnovabile in più rapida crescita al mondo. La generazione globale di energia solare è entrata nell' «era dei terawatt» nel 2023. Zhenguo Li, fondatore e presidente di LONGi, ha affermato che il rapido sviluppo del settore fotovoltaico è dovuto principalmente alla continua riduzione dei costi dell'elettricità. La riduzione dei costi e il miglioramento dell'efficienza della generazione di energia sono sempre i fattori trainanti dell'industria fotovoltaica.

Lo sviluppo accelerato dell'industria fotovoltaica ha anche accelerato lo sviluppo di wafer di silicio, essenziali per il miglioramento delle celle solari. La qualità del wafer di silicio determina l'efficienza di conversione della cella. Tuttavia, negli ultimi anni, il continuo miglioramento della tecnologia di produzione dei wafer di silicio ha rallentato i progressi nel miglioramento delle prestazioni dei wafer di silicio. L'omogeneizzazione dei prodotti in wafer di silicio è diventata sempre più evidente.