De rol van Wafer Enhancements in zonnetechnologie

Met een directe impact op de efficiëntie, kosteneffectiviteit en schaalbaarheid van fotovoltaïsche (PV) systemen, is vooruitgang in wafertechnologie van cruciaal belang voor de zonne-energie-industrie. Aanzienlijke verbeteringen in de prestaties van zonnecellen zijn bereikt door vooruitgang zoals het vergroten van de wafergrootte. Grotere wafers maken het mogelijk om beter presterende zonnecellen te produceren, waardoor de totale kosten per watt worden verlaagd en zonne-energie concurrerender wordt. Bovendien helpen innovaties in de productieprocessen van wafels, waaronder de ontwikkeling van dunnere en flexibelere wafels, om materialen te besparen en nieuwe toepassingen voor zonne-energie mogelijk te maken. Deze ontwikkelingen zijn allemaal cruciaal om te voldoen aan de groeiende wereldwijde vraag naar hernieuwbare energie en om duurzaamheidsdoelstellingen te bereiken.

Evoluties in de wafertechnologie gaan echter verder dan de dikte van de wafel zelf. Hoewel het gebruik van dunnere wafels in de zonne-energiesector materiaalbesparingen en mogelijk lagere kosten oplevert, brengt het ook aanzienlijke uitdagingen met zich mee die de acceptatie ervan zouden kunnen beperken. Een belangrijk punt van zorg is de toegenomen kwetsbaarheid van dunnere wafels, waardoor ze vatbaarder zijn voor breuk wanneer ze worden vervaardigd, vervoerd en geïnstalleerd. Dit verhoogt de productiekosten als gevolg van hogere defectpercentages en beperkt de schaalbaarheid. Bovendien hebben dunnere wafels een verminderde mechanische sterkte, wat de duurzaamheid op lange termijn onder omgevingsbelasting, zoals wind- of sneeuwbelasting, in gevaar kan brengen.

In 2024 introduceerde LONGi een wafer en een onderliggende technologie die de basis vormden voor onze Hi-mo X16 Max-serie, en de gloednieuwe Hi-mo X10 - TaiRay Inside-technologie en de TaiRay-wafer waren geboren. Maar in tegenstelling tot veel concurrenten op de markt, richtten ze zich niet op het verminderen van de dikte. In plaats daarvan richtte LONGi zich op het verbeteren van een ontdekking van de Poolse chemicus Jan Czochralski in 1915. Door per ongeluk een pen in een gesmolten tin te dopen in plaats van in een inktpot, ontdekte hij het trekken van monokristallen. De chemicus ontwikkelde vervolgens de techniek en gebruikte deze om te meten hoe snel verschillende metalen kristalliseren. Het was de geboorte van de zogenaamde Czochralski-methode en Recharge Czochralski (RCZ), een ultramodern proces voor het trekken van ingots. LONGi heeft nu het trekproces van ingots verbeterd om de resulterende wafels stabieler, robuuster, vrij van onzuiverheden en dus krachtiger te maken.

Nieuwe M11 TaiRay-siliciumwafels voor TopCon-, heterojunctie- en backcontactcellen

De nieuwe TaiRay siliciumwafels zijn geschikt voor de momenteel gangbare zonnetechnologieën zoals TopCon, heterojunctie (HJT) en backcontactcellen (BC). Ze laten een efficiëntieverhoging zien van ongeveer 0,1% voor de genoemde celtechnologieën. De wafels zijn het resultaat van drie jaar intensief onderzoek en ontwikkeling door een LONGi R & D-team van enkele honderden werknemers. LONGi heeft daarmee een doorbraak bereikt op het gebied van siliciumwafels, waarvoor de afgelopen tien jaar geen noemenswaardige innovaties zijn doorgevoerd.

Er zijn drie belangrijke voordelen van de Tairay-siliciumwafels:

• Hoge platformcompatibiliteit (TopCon, heterojunctie, backcontact)
• Gelijkmatiger verdeelde weerstand
• Effectieve verwijdering van onzuiverheden

De dikte van de TaiRay-wafels die worden gebruikt in de HPBC 2.0 evolutionaire backcontact-technologie is 140 μm, terwijl de gemiddelde dikte van n-type siliciumwafels die in TopCon-cellen worden gebruikt momenteel 130 μm bedraagt.

TaiRay-wafels bieden een 16 procent hogere buigsterkte

Naast de technologische voordelen hebben de TaiRay-wafels ook verbeterde mechanische eigenschappen. De geteste buigsterkte van LongI TaiRay siliciumwafels is 16% hoger dan die van conventionele wafels, wat zorgt voor een hogere breukbestendigheid en tegelijkertijd dunnere wafels produceert met een kleinere kans op celbreuk tijdens de productie.

Monokristallijne siliciumwafels zijn altijd het pioniersproduct van LongI geweest, waarbij de producent gedurende negen opeenvolgende jaren het grootste verzendvolume ter wereld behaalde. In de afgelopen jaren is het wafelsegment opgewaardeerd naar monokristallijne, grote en dunne wafels, en LONGi heeft een belangrijke bijdrage geleverd aan elke technologische verschuiving.

Siliciumblokken hebben een betere en uniforme weerstandsverdeling

De nieuwe TaiRay-wafels en hun voordelen zijn het resultaat van een verbeterd Recharge Czochralski (RCz) -proces dat wordt gebruikt bij de productie van monokristallijne siliciumblokken.

Hoe langer de conventionele siliciumblokken zijn, hoe groter het verschil in weerstand over de hele staaf. Dankzij het verbeterde RCz-proces kunnen LongI TaiRay-siliciumwafels een meer uniforme axiale weerstandsverdeling bereiken zonder de lengte van de staaf te hoeven verkorten. Bij dezelfde lengte van de staaf wordt de weerstandsverhouding tussen de uiteinden gehalveerd, wat resulteert in efficiëntere cellen.

Bovendien kunnen metaalverontreinigingen in de TaiRay-siliciumwafels van LONGi gemakkelijker worden verwijderd. In vergelijking met conventionele producten is er ook meer ruimte om de efficiëntie te verbeteren. Hoe meer verontreinigingen kunnen worden verwijderd, hoe groter de kans op een verbeterde celefficiëntie.

Het verbeteren van siliciumwafels is onmisbaar voor de verbetering van zonnecellen

In de afgelopen tien jaar heeft de zonne-energiesector aanzienlijke doorbraken gemaakt op het gebied van technologie en kosten. Als gevolg hiervan is de opwekking van zonne-energie de snelst groeiende hernieuwbare energiebron ter wereld geworden. De wereldwijde opwekking van zonne-energie ging in 2023 het „terawatt-tijdperk” in. Zhenguo Li, oprichter en president van LONGi, zei dat de snelle ontwikkeling van de PV-industrie voornamelijk te danken is aan de voortdurende verlaging van de elektriciteitskosten. Het verlagen van de kosten en het verbeteren van de efficiëntie van de energieopwekking zijn altijd de drijvende factoren van de PV-industrie.

De versnelde ontwikkeling van de PV-industrie heeft ook de ontwikkeling van siliciumwafels versneld, die essentieel zijn voor de verbetering van zonnecellen. De kwaliteit van de siliciumwafel bepaalt de conversie-efficiëntie van de cel. In de afgelopen jaren heeft de voortdurende verbetering van de productietechnologie voor siliciumwafels echter de vooruitgang in de verbetering van de prestaties van siliciumwafels vertraagd. De homogenisatie van siliciumwafelproducten is steeds duidelijker geworden.