Avanços em Wafer para Energia Solar: A Inovação LONGi TaiRay

Com impacto direto na eficiência, custo-benefício e escalabilidade de sistemas fotovoltaicos (PV), os avanços na tecnologia de wafer são críticos para a indústria solar. Melhorias significativas no desempenho de células solares foram alcançadas através de avanços como o aumento do tamanho do wafer. Wafers maiores possibilitam a produção de células solares de maior desempenho, reduzindo o custo geral por watt e tornando a energia solar mais competitiva. Além disso, inovações em processos de fabricação de wafers, incluindo o desenvolvimento de wafers mais finos e flexíveis, ajudam a economizar materiais e abrem novas aplicações solares. Esses desenvolvimentos são cruciais para atender à crescente demanda global por energia renovável e atingir metas de sustentabilidade.

No entanto, as evoluções na tecnologia de wafer vão além da espessura do próprio wafer. De fato, embora o uso de wafers mais finos na indústria solar ofereça economia de material e potencialmente custos mais baixos, ele também vem com desafios significativos que podem limitar sua adoção. Uma preocupação fundamental é a fragilidade aumentada de wafers mais finos, tornando-os mais propensos a quebras durante a fabricação, transporte e instalação. Isso aumenta os custos de fabricação devido a taxas de defeito mais altas e limita a escalabilidade. Além disso, wafers mais finos têm resistência mecânica reduzida, o que pode comprometer a durabilidade a longo prazo sob estresses ambientais como cargas de vento ou neve.

Em 2024, a LONGi introduziu um wafer e uma tecnologia subjacente que formaram a base de nossa série Hi-MO X16 Max, bem como a tecnologia totalmente nova Hi-MO X10 - TaiRay Inside e o wafer TaiRay nasceram. Mas, ao contrário de muitos concorrentes no mercado, eles não focaram na redução da espessura. Em vez disso, a LONGi focou em aprimorar uma descoberta feita pelo químico polonês Jan Czochralski em 1915. Ao mergulhar acidentalmente uma caneta em uma lata derretida em vez de um tinteiro, ele descobriu a puxada de cristal único. O químico continuou a desenvolver a técnica e usá-la para medir a rapidez com que diferentes metais cristalizam. Foi o nascimento do chamado método Czochralski e Recharge Czochralski (RCZ), um processo de puxada de lingote de última geração. A LONGi aprimorou o processo de puxada de lingote para tornar os wafers resultantes mais estáveis, robustos, livres de impurezas e, portanto, mais poderosos.

Novos wafers de silício M11 TaiRay para células TOPCon, heterojunção e contato traseiro

Os novos wafers de silício TaiRay são adequados para as tecnologias solares atualmente predominantes, como TOPCon, heterojunção (HJT) e células de contato traseiro (BC). Eles mostram um aumento de eficiência de aproximadamente 0,1% para as tecnologias de célula mencionadas. Os wafers são o resultado de três anos de intensa pesquisa e desenvolvimento por uma equipe de P&D da LONGi com várias centenas de funcionários. A LONGi alcançou assim um avanço no campo dos wafers de silício, que não teve inovações significativas na última década.

Existem três benefícios principais dos wafers de silício TaiRay:

• Alta compatibilidade de plataforma (TOPCon, heterojunção, contato traseiro)
• Resistência mais uniformemente distribuída
• Remoção eficaz de impurezas

A espessura dos wafers TaiRay usados na tecnologia de contato traseiro evolutiva HPBC 2.0 é de 140 μm, enquanto a espessura média dos wafers de silício tipo n usados em células TOPCon é atualmente de 130 μm.

Wafers TaiRay oferecem 16% mais resistência à flexão

Além dos benefícios tecnológicos, os wafers TaiRay também possuem propriedades mecânicas aprimoradas. A resistência à flexão testada dos wafers de silício LONGi TaiRay é 16% maior do que a de wafers convencionais, garantindo maior resistência à quebra, ao mesmo tempo que produz wafers mais finos com menor probabilidade de quebra da célula durante a produção.

Wafers de silício monocristalino sempre foram o produto pioneiro da LONGi, com o produtor alcançando o maior volume de remessa do mundo por nove anos consecutivos. Nos últimos anos, o segmento de wafers foi atualizado para wafers monocristalinos, de grande porte e finos, e a LONGi fez contribuições significativas para cada mudança tecnológica.

Lingotes de silício têm distribuição de resistência melhor e uniforme

Os novos wafers TaiRay e seus benefícios são o resultado de um processo aprimorado Recharge Czochralski (RCz) usado na produção de lingotes de silício monocristalino.

Quanto mais longos os lingotes de silício convencionais, maior a diferença de resistência em todo o lingote. Graças ao processo RCz aprimorado, os wafers de silício LONGi TaiRay podem alcançar uma distribuição de resistência axial mais uniforme sem precisar encurtar o comprimento do lingote. Para o mesmo comprimento de lingote, a relação de resistência entre as extremidades é reduzida pela metade, resultando em células mais eficientes.

Além disso, impurezas metálicas nos wafers de silício LONGi TaiRay podem ser removidas mais facilmente. Comparado com produtos convencionais, há também mais espaço para melhorar a eficiência. Quanto mais contaminantes puderem ser removidos, maior o potencial para melhoria da eficiência celular.

Melhorar wafers de silício é indispensável para o aprimoramento de células solares

Na última década, a indústria solar fez avanços significativos em termos de tecnologia e custo. Como resultado, a geração de energia solar tornou-se a fonte de energia renovável de crescimento mais rápido no mundo. A geração global de energia solar entrou na "era do terawatt" em 2023. Zhenguo Li, fundador e presidente da LONGi, disse que o rápido desenvolvimento da indústria de PV é principalmente devido à redução contínua dos custos de eletricidade. Reduzir o custo e melhorar a eficiência da geração de energia são sempre os fatores impulsionadores da indústria de PV.

O desenvolvimento acelerado da indústria de PV também acelerou o desenvolvimento de wafers de silício, que são essenciais para o aprimoramento de células solares. A qualidade do wafer de silício determina a eficiência de conversão da célula. No entanto, nos últimos anos, a melhoria contínua na tecnologia de produção de wafers de silício desacelerou o progresso na melhoria do desempenho dos wafers de silício. A homogeneização dos produtos de wafer de silício tornou-se cada vez mais evidente.