Rola ulepszeń waflowych w technologii słonecznej

Mając bezpośredni wpływ na wydajność, opłacalność i skalowalność systemów fotowoltaicznych (PV), postęp w technologii płytek ma kluczowe znaczenie dla przemysłu słonecznego. Znaczącą poprawę wydajności ogniw słonecznych osiągnięto dzięki postępom, takim jak zwiększenie rozmiaru płytek. Większe płytki umożliwiają produkcję ogniw słonecznych o wyższej wydajności, zmniejszając całkowity koszt na wat i zwiększając konkurencyjność energii słonecznej. Ponadto innowacje w procesach produkcji płytek, w tym opracowywanie cieńszych i bardziej elastycznych płytek, pomagają oszczędzać materiały i otwierać nowe zastosowania solarne. Wszystkie te zmiany mają kluczowe znaczenie dla zaspokojenia rosnącego globalnego zapotrzebowania na energię odnawialną i osiągnięcia celów zrównoważonego rozwoju.

Jednak ewolucja w technologii waflowej wykracza poza grubość samego wafla. W rzeczywistości, chociaż stosowanie cieńszych płytek w przemyśle słonecznym zapewnia oszczędności materiałów i potencjalnie niższe koszty, wiąże się również z poważnymi wyzwaniami, które mogą ograniczyć jego przyjęcie. Kluczowym problemem jest zwiększona kruchość cieńszych wafli, dzięki czemu są one bardziej podatne na pękanie podczas produkcji, transportu i instalacji. Zwiększa to koszty produkcji ze względu na wyższe wskaźniki defektów i ogranicza skalowalność. Ponadto cieńsze płytki mają zmniejszoną wytrzymałość mechaniczną, co może zagrozić długotrwałej trwałości pod wpływem obciążeń środowiskowych, takich jak obciążenia wiatrem lub śniegiem.

W 2024 roku LONGi wprowadził wafel i podstawową technologię, która stanowiła podstawę naszej serii Hi-MO X16 Max, a także narodziła się zupełnie nowa technologia Hi-MO X10 - TaiRay Inside i wafel TaiRay. Ale w przeciwieństwie do wielu konkurentów na rynku, nie skupiali się na zmniejszaniu grubości. Zamiast tego LONGi skupił się na ulepszeniu odkrycia dokonanego przez polskiego chemika Jana Czochralskiego w 1915 roku. Przypadkowo zanurzając długopis w stopionej puszce zamiast atramentowej studzienki, odkrył ciągnięcie pojedynczego kryształu. Chemik opracował tę technikę i wykorzystał ją do pomiaru szybkości krystalizacji różnych metali. Były to narodziny tzw. metody Czochralskiego i Recharge Czochralskiego (RCZ), najnowocześniejszego procesu ciągnięcia wlewek. LONGi usprawnił proces ciągnięcia wlewek, aby powstałe płytki były bardziej stabilne, wytrzymałe, wolne od zanieczyszczeń, a tym samym mocniejsze.

Nowe płytki krzemowe M11 TaiRay do komórek TopCon, heterojunkcji i wstecznego kontaktu

Nowe płytki silikonowe TaiRay nadają się do obecnie dominują technologie słoneczne, takie jak TopCon, heterojunkcja (HJT) i ogniwa tylnego kontaktu (BC). Wykazują one wzrost wydajności o ok. 0,1% dla wspomnianych technologii ogniw. Wafle są wynikiem trzech lat intensywnych badań i rozwoju prowadzonego przez kilkuset pracowników zespołu badawczo-rozwojowego LONGi. LONGi osiągnął przełom w dziedzinie płytek krzemowych, który w ciągu ostatniej dekady nie odnotował żadnych znaczących innowacji.

Istnieją trzy kluczowe zalety płytek krzemowych Tairay-Silicon:

• Wysoka kompatybilność z platformą (TopCon, heteropołączenie, kontakt tylny)
• Bardziej równomiernie rozłożony opór
• Skuteczne usuwanie zanieczyszczeń

Grubość płytek TaiRay stosowanych w technologii ewolucyjnego styku wstecznego HPBC 2.0 wynosi 140 μm, podczas gdy średnia grubość płytek krzemowych typu n stosowanych w komórkach TopCon wynosi obecnie 130 μm.

Wafle TaiRay oferują o 16 procent wyższą wytrzymałość na zginanie

Oprócz korzyści technologicznych, wafle TaiRay mają również ulepszone właściwości mechaniczne. Sprawdzona wytrzymałość na zginanie płytek silikonowych LonGi TaiRay jest o 16% wyższa niż w przypadku płytek konwencjonalnych, co zapewnia wyższą odporność na pękanie przy jednoczesnym wytwarzaniu cieńszych płytek z mniejszym prawdopodobieństwem pęknięcia ogniw podczas produkcji.

Monokrystaliczne płytki krzemowe zawsze były pionierskim produktem LonGi, a producent osiągnął największy wolumen wysyłek na świecie przez dziewięć kolejnych lat. W ostatnich latach segment płytek został zmodernizowany do płytek monokrystalicznych, wielkogabarytowych i cienkich, a LONGi wniósł znaczący wkład w każdą zmianę technologiczną.

Wlewki krzemowe mają lepszy i równomierny rozkład oporu

Nowe płytki TaiRay i ich zalety są wynikiem ulepszonego procesu Recharge Czochralski (RCz) stosowanego w produkcji monokrystalicznych wlewków krzemowych.

Im dłuższe są konwencjonalne wlewki krzemowe, tym większa różnica oporu na całym wlewku. Dzięki ulepszonemu procesowi RCZ, wafle silikonowe LonGi TaiRay mogą osiągnąć bardziej równomierny rozkład oporu osiowego bez konieczności skracania długości wlewek. Dla tej samej długości wlewka stosunek rezystancji między końcami zmniejsza się o połowę, co powoduje bardziej wydajne komórki.

Ponadto zanieczyszczenia metalowe w waflach silikonowych TaiRay firmy LonGi można łatwiej usunąć. W porównaniu z konwencjonalnymi produktami istnieje również więcej możliwości poprawy wydajności. Im więcej zanieczyszczeń można usunąć, tym większy potencjał poprawy wydajności komórek.

Poprawa płytek krzemowych jest niezbędna do ulepszenia ogniw słonecznych

W ciągu ostatniej dekady przemysł słoneczny dokonał znaczących przełomów pod względem technologii i kosztów. W rezultacie wytwarzanie energii słonecznej stało się najszybciej rozwijającym się odnawialnym źródłem energii na świecie. Globalna produkcja energii słonecznej weszła w „erę terawatów” w 2023 roku. Zhenguo Li, założyciel i prezes LonGi, powiedział, że szybki rozwój przemysłu fotowoltaicznego wynika głównie z ciągłej redukcji kosztów energii elektrycznej. Redukcja kosztów i poprawa wydajności wytwarzania energii są zawsze czynnikami napędowymi branży fotowoltaicznej.

Przyspieszony rozwój przemysłu fotowoltaicznego przyspieszył również rozwój płytek krzemowych, które są niezbędne do ulepszenia ogniw słonecznych. Jakość płytek krzemowych decyduje o wydajności konwersji ogniwa. Jednak w ostatnich latach ciągłe doskonalenie technologii produkcji płytek krzemowych spowolniło postęp w poprawie wydajności płytek krzemowych. Homogenizacja produktów z płytek krzemowych staje się coraz bardziej widoczna.