Giới thiệu sản phẩm

Nếu bạn đã theo dõi sự phát triển của wafer quang điện, bạn sẽ biết rằng chiều dài cạnh của wafer năng lượng mặt trời đã tăng từ 100mm lên 125mm, sau đó lên 156mm, và cho đến ngày nay là 210mm.

Chúng ta có thể thấy rõ rằng khi ngành công nghiệp quang điện trưởng thành, kích thước wafer ngày càng lớn hơn. Vậy kích thước wafer lớn hơn mang lại tác động gì cho toàn bộ chuỗi công nghiệp PV? Và những thay đổi kích thước này thực sự dựa trên cơ sở nào?

Tác động đến chuỗi công nghiệp PV

1) Nhà sản xuất wafer

Kích thước wafer lớn hơn giúp các công ty wafer giảm ba chi phí chính: vật liệu silicon, kéo tinh thể và cắt lát.

Thiết bị cốt lõi để sản xuất wafer (như lò đơn tinh thể và máy cắt lát) thường được đo bằng "mẻ mỗi giờ" hoặc "lát mỗi ca máy". Kích thước lớn hơn có nghĩa là một lò hoặc một máy sản xuất nhiều wafer hơn mỗi lần chạy. Ví dụ, diện tích của wafer 210mm lớn hơn khoảng 1,82 lần so với wafer 156mm, vì vậy nếu năng suất cắt lát không đổi, sản lượng mỗi giờ của một máy cắt lát có thể tăng hơn 80%.

Các chi phí cố định như khấu hao thiết bị, tiêu thụ năng lượng và nhân công được phân bổ trên diện tích wafer lớn hơn, do đó chi phí phi silicon trên mỗi wafer (như điện và vật liệu) giảm đáng kể. Theo dữ liệu ngành, nâng cấp từ 156mm lên 210mm có thể giảm chi phí phi silicon của giai đoạn wafer khoảng 20%-30%.

2) Nhà sản xuất tế bào

Wafer lớn hơn làm giảm "mất mát cạnh" của tế bào, vì diện tích wafer càng lớn thì tỷ lệ vùng cạnh không hiệu quả càng thấp.

Tốc độ dây chuyền sản xuất tế bào về cơ bản là cố định (ví dụ như thời gian chu kỳ của PECVD và in lưới), do đó kích thước lớn hơn làm tăng sản lượng tế bào của một dây chuyền sản xuất đơn lẻ một cách tương ứng, và giảm chi phí tiêu hao cho bạc, vật liệu đích và các vật liệu khác trên mỗi tế bào. Ví dụ, lượng tiêu thụ bạc của tế bào 210mm gấp khoảng 1,3 lần so với tế bào 182mm, nhưng diện tích lớn hơn 1,82 lần, do đó chi phí bạc trên mỗi watt thực tế giảm khoảng 28%.

3) Nhà sản xuất module

Các tế bào làm từ wafer lớn hơn buộc kích thước module phải tăng lên, cho phép các nhà sản xuất module giảm chi phí đóng gói và đạt được mật độ công suất cao hơn.

Chi phí cốt lõi của việc đóng gói module là các vật liệu phụ trợ như kính, màng phủ, khung và hộp nối, cùng với chi phí nhân công và thiết bị cho các quy trình như hàn nối và cán màng. Kích thước lớn hơn có nghĩa là ít vật liệu phụ trợ được sử dụng trên mỗi watt hơn, và chi phí nhân công trên mỗi watt cũng giảm.

4) Nhà đầu tư nhà máy điện

Các module lớn hơn có thể cung cấp mật độ công suất cao hơn (ví dụ, module tế bào 210R đã đạt 600W+, và module 700W+ làm từ tế bào 210 đã được sản xuất hàng loạt), giảm số lượng module, lượng kết cấu lắp đặt và chiều dài cáp mà nhà máy yêu cầu, từ đó gián tiếp giảm chi phí cho các nhà đầu tư nhà máy điện.

Sự tăng trưởng liên tục của kích thước wafer về cơ bản là sự nâng cấp hợp tác "giảm chi phí và nâng cao hiệu quả" cho các nhà sản xuất wafer, kiểm tra tế bào, nhà sản xuất module, nhà đầu tư nhà máy điện và nhiều bên khác. Bằng cách mở rộng quy mô đơn vị sản xuất và giảm chi phí đơn vị, lợi ích được chuyển xuống chuỗi cho các bên hạ nguồn.

Thông số kỹ thuật

Ưu điểm kỹ thuật

• Wafer lớn hơn giảm chi phí vật liệu silicon, kéo tinh thể và cắt lát ở giai đoạn sản xuất

• Một máy cắt lát đơn có thể tăng sản lượng mỗi giờ hơn 80% khi chuyển từ 156mm lên 210mm

• Chi phí phi silicon của giai đoạn wafer có thể giảm khoảng 20%-30% khi nâng cấp từ 156mm lên 210mm

• Giảm tổn thất cạnh và chi phí bạc paste trên mỗi watt (thấp hơn khoảng 28% cho tế bào 210mm)

• Module mật độ công suất cao hơn giảm số lượng module, cấu trúc lắp đặt và chiều dài cáp cần thiết

Ứng dụng sản phẩm

Lịch sử phát triển Wafer PV

Vì wafer quang điện ban đầu đến từ vật liệu đơn tinh thể bán dẫn, ngành PV từ lâu đã tuân theo kích thước wafer bán dẫn 6 inch và 8 inch (đường kính), tương ứng với cái gọi là wafer 5 inch (125mm) và wafer 6 inch (156mm) về chiều dài cạnh.

Khi ngành PV phát triển và nhu cầu về wafer và tế bào tăng lên, cùng với sự tiến bộ của thiết bị kéo tinh thể, cắt lát và sản xuất tế bào trong nước, wafer 5 inch (125mm) dần dần rời khỏi chuỗi PV. Sau năm 2012, ngoại trừ một hoặc hai nhà sản xuất tế bào đặc biệt, wafer 125mm về cơ bản đã bị thị trường loại bỏ.

Wafer 156mm (tăng trưởng tinh thể 8 inch) sau đó trở thành kích thước chính thống. Sau đó, ngành công nghiệp bắt đầu thử nghiệm các mức tăng nhỏ trên nền tảng tăng trưởng tinh thể 8 inch. Vào cuối năm 2013, năm công ty bao gồm Zhonghuan và Longi đã cùng phát hành các tiêu chuẩn wafer M1 (156.75-φ205mm) và M2 (156.75-φ210mm). Mà không thay đổi kích thước module, M2 đã tăng diện tích wafer (2.2%) và tăng công suất module hơn 5W, nhanh chóng trở thành xu hướng chính của ngành và duy trì ổn định trong vài năm.

Trong những năm tiếp theo, các nhà sản xuất wafer lớn đã sử dụng nâng cấp kỹ thuật trên cơ sở M1 và M2 để tiếp tục tăng chiều dài cạnh wafer lên 158,75, 161,7, 166mm và các kích thước khác. Ưu điểm của wafer 158,75mm là tất cả công suất nội bộ hiện có có thể được nâng cấp thông qua cải tạo kỹ thuật với chi phí thấp. Ngay cả đối với các nhà máy tế bào rất cũ, chi phí cải tạo 1GW vẫn nằm trong phạm vi chấp nhận được.

Ưu điểm của wafer 166,00mm là diện tích của nó lớn hơn M2 12,22% và các mô-đun loại 72 sử dụng wafer này có thể đạt 420-430W. Đồng thời, kích thước này gần nhưng không vượt quá giới hạn công suất của thiết bị hiện có, do đó chi phí cải tạo vẫn có thể kiểm soát được.

Từ 156mm đến 166mm, tất cả các nhà sản xuất trong giai đoạn này đều tăng diện tích wafer thông qua nâng cấp kỹ thuật trên nền tảng tăng trưởng tinh thể 8 inch hiện có.

Vào tháng 8 năm 2019, Zhonghuan đã tạo ra bước nhảy vọt và phát hành wafer đơn tinh thể G12 với chiều dài cạnh 210mm, trực tiếp áp dụng thông số kích thước wafer bán dẫn cho PV. Mục tiêu là đạt được bước nhảy vọt về công suất mô-đun và giảm thêm chi phí sản xuất thông qua wafer lớn hơn. Nhưng vào thời điểm đó, wafer 210 hầu như không có sự hỗ trợ từ ngành thượng nguồn hoặc hạ nguồn trong chuỗi PV, và phần lớn ngành công nghiệp hoài nghi về 210.

Vào năm 2019, Trina và Zhonghuan, những người áp dụng sớm nhất wafer 210, đã phát hành thế hệ sản phẩm mô-đun mới tiếp theo. Dựa trên wafer 210 phiên bản 50, công suất tối đa đạt 500W, đây cũng là sản phẩm 500W đầu tiên trong ngành PV. Bị giới hạn bởi thông số kỹ thuật kính PV vào thời điểm đó, mô-đun không thể được làm thành 6 cột tế bào và chỉ có thể được làm thành số lẻ 5 cột, và bố trí cột lẻ có nghĩa là mô-đun phải sử dụng thiết kế dây bay. Cũng bị giới hạn bởi dòng điện biến tần vào thời điểm đó, các tế bào không thể sử dụng phương pháp cắt nửa phổ biến trong ngành và chỉ có thể được làm thành một phần ba.

Với việc phát hành wafer chiều dài cạnh 210 của Zhonghuan và lợi thế rằng mô-đun 210 có thể đạt công suất 500W+, vào cuối năm 2019, các nhà lãnh đạo mô-đun đại diện bởi Jinko, JA Solar và Longi đã rơi vào suy nghĩ sâu sắc. Một mặt, các công ty này muốn có một sản phẩm để chống lại tác động của mô-đun 500W; mặt khác, họ không muốn tạo ra các sản phẩm có thiết kế cột lẻ và cắt một phần ba.

Vì vậy, ba công ty này đã không chọn 210, và tất cả đều tình cờ nghĩ đến việc sử dụng bố trí ô 6 cột chẵn truyền thống để đạt được các sản phẩm 500W+. Thực tế, thông số kỹ thuật của ba công ty ban đầu không giống nhau. Jinko và JA Solar gần như chốt kích thước wafer 180mm vào cuối quý 1 năm 2020, trong khi Longi ban đầu xác định kích thước 17X. Sau khi trao đổi và đàm phán, ba công ty cuối cùng đã thống nhất kích thước là 182mm, và vào tháng 6 năm 2020, ba công ty hàng đầu cùng với 7 nhà sản xuất khác trong ngành đã cùng phát hành wafer đơn tinh thể M10 dựa trên thông số kỹ thuật 182mm.

Kích thước ô 183.75*182.2 được sử dụng ngày nay dựa trên nền tảng kỹ thuật 182mm. Giống như trước đây chiều dài cạnh 156mm liên tục tăng lên 158.75, nó nâng cao diện tích ô thông qua các nâng cấp kỹ thuật mà không thay đổi kích thước module, cải thiện hiệu suất phát điện.

Logic của wafer cạnh dài 182mm khác với việc giới thiệu nhảy vọt của cạnh dài 210. 182 được tạo ra thông qua logic suy luận ngược dựa trên các điều kiện biên hiện có của ngành. Các điều kiện biên chính là chiều cao của container vận chuyển và chiều rộng của lò nung thủy tinh. Hai điểm này xác định rằng giới hạn trên của chiều rộng module nằm trong khoảng 1133-1134mm, từ đó dẫn đến kích thước ô là 182mm cho bố trí ô 6 cột.

Một mặt, công suất của module 182 cao hơn so với module 210 phiên bản 50 trước đó. Quan trọng hơn, module 182 hoàn toàn tiếp nối giải pháp kỹ thuật bố trí 6 cột và ô 2-cut trưởng thành, với hiệu suất sản phẩm tốt hơn và chuỗi cung ứng thượng nguồn và hạ nguồn hỗ trợ trưởng thành. Theo logic tư duy của ngành vào thời điểm đó, 210 không thể được chế tạo thành bố trí ô 6 cột, vì cả lò nung thủy tinh không hỗ trợ và container cũng không hỗ trợ. Có vẻ như 210 sắp trở thành một giải pháp thất bại.

Tuy nhiên, Trina, người dẫn đầu phe 210, đã phá vỡ tư duy cố định của hầu hết các nhà thực hành trong ngành và đảo ngược logic thiết kế truyền thống, nhanh chóng tung ra sản phẩm module 210 với 60 ô dựa trên bố trí ô 6 cột và ô 2-cut, với công suất module lên tới 600W (module có kích thước 2172*1303).

Ý tưởng của Trina là: nếu container không hỗ trợ xếp hai lớp 6 cột module 210, thì đơn giản là đặt module theo chiều dọc trong container; nếu lò thủy tinh không hỗ trợ, thì hợp tác với các nhà máy thủy tinh để nâng cấp dây chuyền sản xuất; nếu dòng điện của cell 210 cắt 2 quá cao cho inverter, thì hợp tác với các nhà sản xuất inverter để phát triển thế hệ sản phẩm mới. Vào nửa cuối năm 2020, Trina cũng dẫn đầu một nhóm nhà sản xuất thành lập liên minh ngành 600W+, nhằm đạt được sự thúc đẩy phối hợp toàn bộ chuỗi ngành 210.

Phiên bản 6 chuỗi của module 210 đạt chiều rộng 1303mm và chỉ có thể đặt theo chiều dọc trong container. Việc đặt dọc gây ra một số vấn đề trong một số tình huống, và nhiều khách hàng không thích phương pháp này. Đối mặt với vấn đề này, vào giữa năm 2022, Trina đã mạnh dạn đề xuất giải pháp wafer hình chữ nhật, ra mắt wafer 182mm210mm hình chữ nhật. Module dựa trên wafer hình chữ nhật có chiều rộng 1134mm, phù hợp với chiều rộng module 182 truyền thống, trong khi chiều dài là 238X. Sau đó vào năm 2023, 9 doanh nghiệp hàng đầu bao gồm Jinko, JA Solar và Longi đã cùng công bố kích thước của wafer hình chữ nhật, xác nhận là 23821134.

Đối với kích thước module 2382*1134, nhấp vào văn bản để xem bài viết trước: Tại sao 2382*1134 là kích thước vàng cho module?

Vào năm 2026 hiện tại, sau nhiều năm tranh cãi về kích thước, ngành PV hiện có ba thông số wafer chính: 183.75182.2mm, 210182.2mm và 210210mm. Trong số đó, wafer 183.75182.2mm, là phiên bản nâng cao của dòng 182, có lợi thế về công suất hiện có; module làm từ wafer 210182.2mm được gọi là kích thước vàng, với chi phí vận chuyển thấp hơn trong xuất khẩu PV, và tương thích với dây chuyền sản xuất module dòng 182; thị phần của wafer 210210mm cũng đang dần tăng lên.

Quan điểm của Ooitech

Ooitech tin rằng: sự tiến hóa của kích thước wafer PV từ 100mm lên 210mm về cơ bản là một sự nâng cấp hợp tác trên toàn bộ chuỗi ngành, mở rộng quy mô sản xuất để giảm chi phí đơn vị và chuyển lợi ích xuống hạ nguồn.