Trina Solar sta guidando uno sforzo per standardizzare wafer e moduli di silicio da 210 mm, con l'obiettivo di migliorare l'efficienza della produzione, l'ottimizzazione della catena di fornitura e l'innovazione.
Trina Solar, insieme ad altri sette importanti produttori di moduli solari, sta spingendo per standardizzare wafer e moduli di silicio da 210 mm.
La proposta mira a impostare 210 +/- 0,25 mm come dimensione standard dei wafer di silicio nell'intervallo di dimensioni 210-220 mm secondo gli standard fotovoltaici internazionali (SEMI) per apparecchiature e materiali semiconduttori, rivedendo al contempo gli standard esistenti sulle dimensioni dei moduli.
Per la maggior parte dell'ultimo decennio, la dimensione tradizionale del wafer è stata di 156,75 mm, con quella dimensione che rappresenta oltre il 90% del mercato dei monocristallini. Dal 2019, tuttavia, i produttori hanno iniziato a vedere vantaggi nell'aumento delle dimensioni dei wafer, portando alla fine a moduli con potenza nominale di 500 W.
Poiché questi moduli sono realizzati da più produttori, il cambio di dimensione non è stato uniforme e ciò può portare a confusione e aumento dei costi, hanno affermato i sostenitori dello standard.
Oltre a stabilire una dimensione standard, la proposta guidata da Trina richiede anche di promuovere le dimensioni standard dei wafer e dei moduli di silicio come segue:
Le società, che includono Risen Energy, Zhonghuan Semiconductor, Tongwei, Huansheng Photovoltaic, Runyang New Energy Technology, Canadian Solar e Wuxi Shangji Automation, insieme a Trina, sostengono che la standardizzazione dei wafer di silicio consentirà all'industria solare di raggiungere la scala e consentire a tutte le aziende migliorare l'efficienza produttiva, ottimizzare le catene di fornitura e guidare l'innovazione tecnologica.
Le aziende sostengono inoltre che la standardizzazione consentirà una produzione più competitiva riducendo gli investimenti iniziali per le nuove aziende e fornendo una certa certezza che gli investimenti non andranno sprecati se una nuova dimensione diventa più popolare.
Trina è stata la leader del gruppo, fornendo pubblicazioni a sostegno dello sforzo, oltre a condurre studi per aiutare a dimostrare il valore e la sicurezza dei wafer da 210 mm.
Per gli sviluppatori, le aziende sostengono che uno standard di 210 mm ridurrà l'equilibrio dei costi di sistema e il costo livellato dell'elettricità per i nuovi progetti solari.
Questi costi di sistema si riferiscono a progetti solari su larga scala montati a terra, il segmento di mercato in cui sono attualmente pratici i wafer da 210 mm. Con la standardizzazione, questi wafer più grandi potrebbero essere prodotti per moduli di dimensioni più piccole con una potenza nominale inferiore. Ad oggi, tuttavia, sono stati utilizzati in moduli da 500 W +, che sono troppo grandi per le tipiche installazioni su tetto.
In un comunicato aziendale, Trina delinea il motivo per cui 210 mm è la scelta di dimensioni preferita dal gruppo evidenziando il valore del flusso e i risparmi sui costi forniti utilizzando meno moduli in un'installazione.
Il valore di flusso si riferisce all'aumento della capacità produttiva determinato da prodotti di grandi dimensioni, riducendo il costo del lavoro, l'ammortamento e le spese operative, di gestione e finanziarie per unità di prodotto.
L'azienda ha anche offerto un calcolo dei costi di wafer da 210 mm, rispetto ai wafer da 166 mm e 182 mm, lungo l'intera catena del valore:
In uno studio separato, Trina affronta una delle preoccupazioni più diffuse per la standardizzazione delle dimensioni dei wafer da 210 mm: l'elevata temperatura di lavoro di tali moduli a causa della loro elevata corrente di uscita.
All'aumentare della temperatura di funzionamento di un modulo, la tensione a circuito aperto diminuirà, mentre la corrente di cortocircuito aumenta leggermente, portando a una diminuzione dell'efficienza di conversione fotovoltaica e della potenza della cella. Secondo lo studio dell'azienda, si verifica una perdita di energia dello 0,20% per ogni 1°C di aumento della temperatura di esercizio.
Lo stesso studio, tuttavia, ha rilevato che, a parità di condizioni di installazione e raffreddamento, la temperatura di lavoro dei moduli da 210 mm e 182 mm è quasi la stessa. Ha detto che le celle cambiano solo l'area con la stessa struttura ed efficienza dell'emettitore passivato e della cella posteriore (PERC).
Secondo Trina, le celle da 210 mm e 182 mm hanno la stessa struttura PERC e la loro efficienza è quasi la stessa. Con materiali di imballaggio simili e nello stesso ambiente ottico, non c'è quasi nessuna differenza nella densità di corrente di tali moduli. L'aumento della corrente nel modulo ad altissima potenza da 210 mm è determinato da una cella più grande, poiché la corrente è il prodotto della densità di corrente moltiplicata per l'area della cella.
E anche se la corrente è maggiore, l'efficienza rimane la stessa con una densità di corrente costante e un'area della cella più ampia. Inoltre, a parità di efficienza del modulo, la quantità di calore non utilizzato - l'energia solare che non può essere convertita in energia elettrica - è la stessa in termini di superficie unitaria.
A parità di condizioni di installazione e dissipazione del calore, le temperature di esercizio dei moduli ad altissima potenza da 210 mm e dei moduli da 182 mm sono più o meno le stesse, ha affermato.