फोटोवोल्टिक वेफर्स: 100mm से 210mm तक का विकास
विषय-सूची
त्वरित उत्तर: फोटोवोल्टिक वेफर्स 100 mm और 125 mm किनारे की लंबाई से 156 mm होते हुए आज के 182 mm और 210 mm प्रारूपों तक बढ़े हैं। प्रत्येक चरण एक ही गणित से प्रेरित था: बड़ा वेफर प्रति सेल अधिक वाट उत्पन्न करता है, और बड़ा सेल प्रति मॉड्यूल सेल, सोल्डर जोड़ों और हैंडलिंग चरणों की संख्या कम करता है, जिससे वेफर की कीमत अधिक होने पर भी प्रति वाट लागत घटती है। यह संक्रमण कभी केवल वेफर के बारे में नहीं था। 210 mm पर जाने से स्ट्रिंगर हैंडलिंग, रिबन लंबाई, लैमिनेटर चैंबर आकार और परिवहन पैकेजिंग में बदलाव करने पड़े, और इसने मॉड्यूल पावर को लगभग 400 W से 600 W और उससे आगे तक पहुंचा दिया। उपकरण चुनने वाले संयंत्र के लिए, व्यावहारिक प्रश्न यह है कि आपकी लाइन किस प्रारूप के आसपास बनाई जानी चाहिए, क्योंकि एक प्रारूप परिवार के लिए निर्दिष्ट स्ट्रिंगर स्वतः ही अगले के लिए पुनः-निर्दिष्ट नहीं किया जा सकता।
PV मॉड्यूल निर्माण · Jerry, Ooitech द्वारा
उत्पाद परिचय
यदि आपने फोटोवोल्टिक वेफर के विकास का अनुसरण किया है, तो आप जानेंगे कि सौर वेफर के किनारे की लंबाई 100mm से बढ़कर 125mm, फिर 156mm, और आज के 210mm तक पहुंच गई है।
हम स्पष्ट रूप से देख सकते हैं कि जैसे-जैसे फोटोवोल्टिक उद्योग परिपक्व हुआ है, वेफर आकार बड़े होते जा रहे हैं। तो एक बड़ा वेफर आकार पूरे पीवी उद्योग श्रृंखला पर किस प्रकार का प्रभाव लाता है? और ये आकार परिवर्तन वास्तव में किस पर आधारित हैं?
पीवी उद्योग श्रृंखला पर प्रभाव
1) वेफर निर्माता
बड़े वेफर आकार वेफर कंपनियों को तीन प्रमुख लागतों को कम करने में मदद करते हैं: सिलिकॉन सामग्री, क्रिस्टल खींचना, और स्लाइसिंग।
वेफर निर्माण के लिए मुख्य उपकरण (जैसे सिंगल-क्रिस्टल फर्नेस और स्लाइसिंग मशीन) आमतौर पर "प्रति घंटे बैच" या "प्रति मशीन शिफ्ट स्लाइस" में मापा जाता है। एक बड़ा आकार का मतलब है कि एक एकल फर्नेस या एकल मशीन प्रति रन अधिक वेफर पैदा करती है। उदाहरण के लिए, 210mm वेफर का क्षेत्रफल 156mm वेफर का लगभग 1.82 गुना है, इसलिए यदि स्लाइसिंग उपज समान रहती है, तो एक एकल स्लाइसिंग मशीन की प्रति घंटे उत्पादन 80% से अधिक बढ़ सकती है।
उपकरण मूल्यह्रास, ऊर्जा खपत, और श्रम जैसी निश्चित लागतें बड़े वेफर क्षेत्र में फैल जाती हैं, इसलिए प्रति वेफर गैर-सिलिकॉन लागत (जैसे बिजली और सामग्री) काफी कम हो जाती है। उद्योग डेटा के अनुसार, 156mm से 210mm में अपग्रेड करने से वेफर चरण की गैर-सिलिकॉन लागत लगभग 20%-30% कम हो सकती है।
2) सेल निर्माता
बड़े वेफर सेल के "किनारे नुकसान" को कम करते हैं, क्योंकि वेफर क्षेत्र जितना बड़ा होता है, अमान्य किनारे क्षेत्रों का अनुपात उतना ही कम होता है।
सेल उत्पादन की "लाइन गति" मूल रूप से निश्चित है (जैसे PECVD और स्क्रीन प्रिंटिंग का चक्र समय), इसलिए एक बड़ा आकार एक एकल उत्पादन लाइन के सेल उत्पादन को आनुपातिक रूप से बढ़ाता है, और प्रति सेल सिल्वर पेस्ट, लक्ष्य, और अन्य सामग्रियों की उपभोज्य लागत कम करता है। उदाहरण के लिए, 210mm सेल की सिल्वर पेस्ट खपत 182mm सेल की लगभग 1.3 गुना है, लेकिन क्षेत्र 1.82 गुना बड़ा है, इसलिए प्रति वाट सिल्वर पेस्ट लागत वास्तव में लगभग 28% कम हो जाती है।
3) मॉड्यूल निर्माता
बड़े वेफर्स से बने सेल मॉड्यूल का आकार बढ़ाते हैं, जिससे मॉड्यूल निर्माता पैकेजिंग लागत कम कर सकते हैं और उच्च शक्ति घनत्व प्राप्त कर सकते हैं।
मॉड्यूल पैकेजिंग की मुख्य लागतें सहायक सामग्री जैसे ग्लास, एनकैप्सुलेंट फिल्म, फ्रेम, और जंक्शन बॉक्सes, साथ ही स्ट्रिंगिंग और लैमिनेशन जैसी प्रक्रियाओं की श्रम और उपकरण लागतें हैं। बड़ा आकार होने का मतलब है कि प्रति वाट कम सहायक सामग्री का उपयोग होता है, और प्रति वाट श्रम लागत भी कम हो जाती है।
4) पावर प्लांट निवेशक
बड़े मॉड्यूल उच्च शक्ति घनत्व प्रदान कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, 210R सेल मॉड्यूल 600W+ तक पहुंच गए हैं, और 210 सेल से बने 700W+ मॉड्यूल पहले से ही बड़े पैमाने पर उत्पादन में हैं), जिससे प्लांट के लिए आवश्यक मॉड्यूल की संख्या, माउंटिंग संरचनाओं की मात्रा और केबल की लंबाई कम हो जाती है, जो अप्रत्यक्ष रूप से पावर प्लांट निवेशकों के लिए लागत कम करता है।
वेफर आकारों की निरंतर वृद्धि अनिवार्य रूप से वेफर निर्माताओं, सेल परीक्षण, मॉड्यूल निर्माताओं, पावर प्लांट निवेशकों और कई अन्य पक्षों के लिए "लागत में कमी और दक्षता में सुधार" का एक सहयोगी उन्नयन है। उत्पादन इकाई के आकार को बढ़ाकर और इकाई लागत को कम करके, लाभांश श्रृंखला के नीचे डाउनस्ट्रीम खिलाड़ियों तक पहुंचाया जाता है।
तकनीकी पैरामीटर
| वेफर आकार | क्रिस्टल प्लेटफ़ॉर्म | क्षेत्र वृद्धि | विशिष्ट मॉड्यूल पावर | नोट्स |
|---|---|---|---|---|
| 125mm (5 इंच) | 6 इंच | आधार रेखा | - | 2012 के बाद चरणबद्ध रूप से समाप्त |
| 156mm (6 इंच) | 8 इंच | आधार रेखा | - | वर्षों से मुख्यधारा |
| M1 (156.75-φ205mm) | 8 इंच | +2.2% | पिछले से +5W | 2013 के अंत में जारी |
| M2 (156.75-φ210mm) | 8 इंच | +2.2% | पिछले से +5W | मुख्यधारा बन गया |
| 158.75mm | 8 इंच | मामूली | - | कम रेट्रोफिट लागत |
| 166.00mm | 8 इंच | M2 से +12.22% | 420-430W (72-सेल) | उपकरण सीमा के करीब |
| M10 (182mm) | नया प्लेटफ़ॉर्म | - | 500W+ | जून 2020 में जारी |
| G12 (210mm) | नया प्लेटफ़ॉर्म | - | 600W+ | अगस्त 2019 में जारी |
| 210*182.2mm (आयताकार) | नया प्लेटफ़ॉर्म | - | गोल्डन साइज़ मॉड्यूल | 2023 में जारी |
तकनीकी लाभ
बड़े वेफर्स निर्माण चरण में सिलिकॉन सामग्री, क्रिस्टल खींचने और स्लाइसिंग की लागत कम करते हैं
एक स्लाइसिंग मशीन 156mm से 210mm पर जाने पर प्रति घंटे उत्पादन में 80% से अधिक की वृद्धि कर सकती है
156mm से 210mm में अपग्रेड करने पर वेफर चरण की गैर-सिलिकॉन लागत लगभग 20%-30% तक घट सकती है
कम एज लॉस और प्रति वाट कम सिल्वर पेस्ट लागत (210mm सेल के लिए लगभग 28% कम)
उच्च पावर घनत्व वाले मॉड्यूल मॉड्यूल, माउंटिंग संरचनाओं और केबल लंबाई की आवश्यक संख्या कम करते हैं
उत्पाद अनुप्रयोग
PV वेफर विकास का इतिहास
चूंकि फोटोवोल्टिक वेफर्स मूल रूप से सेमीकंडक्टर सिंगल-क्रिस्टल सामग्री से आए थे, PV उद्योग ने लंबे समय तक सेमीकंडक्टर वेफर आकार 6 इंच और 8 इंच (व्यास) का पालन किया, जो किनारे की लंबाई के संदर्भ में तथाकथित 5-इंच वेफर (125mm) और 6-इंच वेफर (156mm) के अनुरूप है।
जैसे-जैसे PV उद्योग बढ़ा और वेफर्स और सेल की मांग बढ़ी, और घरेलू क्रिस्टल खींचने, स्लाइसिंग और सेल उत्पादन उपकरणों की प्रगति के साथ, 5-इंच वेफर (125mm) धीरे-धीरे PV श्रृंखला से बाहर हो गया। 2012 के बाद, एक या दो विशेष सेल निर्माताओं को छोड़कर, 125mm वेफर मूल रूप से बाजार से समाप्त हो गया था।
156mm (8-इंच क्रिस्टल विकास) वेफर्स तब मुख्यधारा का आकार बन गए। उसके बाद, उद्योग ने 8-इंच क्रिस्टल विकास प्लेटफॉर्म पर छोटे वृद्धि के साथ प्रयोग शुरू किया। 2013 के अंत में, झोंगहुआन और लोंगी सहित पांच कंपनियों ने संयुक्त रूप से M1 (156.75-φ205mm) और M2 (156.75-φ210mm) वेफर मानक जारी किए। मॉड्यूल आकार बदले बिना, M2 ने वेफर क्षेत्र (2.2% तक) बढ़ाया और मॉड्यूल पावर को 5W से अधिक बढ़ाया, जल्दी से उद्योग की मुख्यधारा बन गया और कई वर्षों तक स्थिर रहा।
बाद के वर्षों में, प्रमुख वेफर निर्माताओं ने M1 और M2 के आधार पर तकनीकी उन्नयन का उपयोग करके वेफर किनारे की लंबाई को 158.75, 161.7, 166mm और अन्य आकारों तक बढ़ाते रहे। 158.75mm वेफर का लाभ यह है कि सभी मौजूदा आंतरिक क्षमता को कम लागत पर तकनीकी रेट्रोफिटिंग के माध्यम से अपग्रेड किया जा सकता है। यहां तक कि बहुत पुराने सेल संयंत्रों के लिए, 1GW रेट्रोफिट लागत स्वीकार्य सीमा के भीतर रही।
166.00mm वेफर का लाभ यह है कि इसका क्षेत्रफल M2 से 12.22% बड़ा है, और इस वेफर का उपयोग करने वाले 72-प्रकार के मॉड्यूल 420-430W तक पहुंच सकते हैं। साथ ही, यह आकार मौजूदा उपकरणों की क्षमता सीमा के करीब था लेकिन उससे अधिक नहीं था, इसलिए रेट्रोफिट लागत नियंत्रणीय रही।
156mm से 166mm तक, इस चरण में सभी निर्माता मौजूदा 8-इंच क्रिस्टल ग्रोथ प्लेटफॉर्म पर तकनीकी उन्नयन के माध्यम से वेफर क्षेत्र बढ़ा रहे थे।
अगस्त 2019 में, Zhonghuan ने एक छलांग लगाई और 210mm किनारे की लंबाई वाला G12 सिंगल-क्रिस्टल वेफर जारी किया, जिसने सीधे सेमीकंडक्टर वेफर आकार विनिर्देश को PV पर लागू किया। लक्ष्य बड़े वेफर के माध्यम से मॉड्यूल पावर में छलांग और विनिर्माण लागत में और कमी हासिल करना था। लेकिन उस समय, 210 वेफर के पास PV श्रृंखला में लगभग कोई अपस्ट्रीम या डाउनस्ट्रीम उद्योग समर्थन नहीं था, और अधिकांश उद्योग 210 के बारे में संदेह में थे।
2019 में, Trina और Zhonghuan, जो 210 वेफर के सबसे शुरुआती अपनाने वाले थे, ने अगली पीढ़ी के नए मॉड्यूल उत्पाद जारी किए। 210 वेफर के 50-संस्करण के आधार पर, अधिकतम शक्ति 500W तक पहुंच गई, जो PV उद्योग में पहला 500W उत्पाद भी था। उस समय के PV ग्लास विनिर्देशों द्वारा सीमित, मॉड्यूल को सेल के 6 कॉलम में नहीं बनाया जा सकता था और केवल 5 कॉलम की विषम संख्या में बनाया जा सकता था, और विषम कॉलम लेआउट का मतलब था कि मॉड्यूल को फ्लाई-वायर डिज़ाइन का उपयोग करना पड़ता था। साथ ही उस समय के इन्वर्टर करंट द्वारा सीमित, सेल उद्योग में मुख्यधारा के आधे-कट का उपयोग नहीं कर सकते थे, और केवल तिहाई में बनाए जा सकते थे।
Zhonghuan के 210 किनारे की लंबाई वाले वेफर की रिलीज़ और 210 मॉड्यूल के 500W+ पावर तक पहुंचने के लाभ के साथ, 2019 के अंत तक, Jinko, JA Solar, और Longi द्वारा प्रतिनिधित्व किए गए मॉड्यूल नेता गहरी सोच में पड़ गए। एक ओर, ये कंपनियां 500W मॉड्यूल के प्रभाव का मुकाबला करने के लिए एक उत्पाद चाहती थीं; दूसरी ओर, वे विषम कॉलम और तिहाई-कट डिज़ाइन वाले उत्पाद नहीं बनाना चाहती थीं।
इसलिए इन तीनों कंपनियों ने 210 नहीं चुना, और वे सभी संयोगवश पारंपरिक सम-संख्या वाले 6-कॉलम सेल लेआउट का उपयोग करके 500W+ उत्पाद प्राप्त करने के बारे में सोचा। वास्तव में, शुरुआत में तीनों के विनिर्देश समान नहीं थे। Jinko और JA Solar ने 2020 की पहली तिमाही के अंत में लगभग 180mm वेफर आकार तय किया, जबकि Longi ने शुरू में 17X का आकार निर्धारित किया। संचार और बातचीत के बाद, तीनों कंपनियों ने अंततः आकार को 182mm में एकीकृत किया, और जून 2020 में, तीनों अग्रणी कंपनियों ने उद्योग के 7 अन्य निर्माताओं के साथ मिलकर 182mm विनिर्देश पर आधारित M10 सिंगल-क्रिस्टल वेफर संयुक्त रूप से जारी किया।
आज उपयोग किया जाने वाला 183.75*182.2 सेल आकार 182mm तकनीकी आधार पर आधारित है। जैसे पहले 156mm किनारे की लंबाई बढ़कर 158.75 हो गई थी, यह मॉड्यूल आकार बदले बिना तकनीकी उन्नयन के माध्यम से सेल क्षेत्र को बढ़ाता है, जिससे बिजली उत्पादन दक्षता में सुधार होता है।
182 किनारे की लंबाई वाले वेफर का तर्क 210 किनारे की लंबाई के छलांग-भरा परिचय से अलग है। 182 उद्योग की मौजूदा सीमा स्थितियों के आधार पर रिवर्स-डिडक्शन तर्क के माध्यम से उत्पन्न हुआ था। मुख्य सीमा स्थितियाँ शिपिंग कंटेनर की ऊंचाई और ग्लास फर्नेस की चौड़ाई थीं। इन दो बिंदुओं ने निर्धारित किया कि मॉड्यूल की चौड़ाई की ऊपरी सीमा 1133-1134mm के बीच है, जो 6-कॉलम सेल लेआउट के लिए 182mm के सेल आकार की ओर ले जाती है।
एक ओर, 182 मॉड्यूल की शक्ति पिछले 50-संस्करण 210 मॉड्यूल से अधिक है। अधिक महत्वपूर्ण बात, 182 मॉड्यूल ने पूरी तरह से परिपक्व 6-कॉलम लेआउट और 2-कट सेल तकनीकी समाधान जारी रखा, जिसमें बेहतर उत्पाद प्रदर्शन और परिपक्व सहायक अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम आपूर्ति श्रृंखला है। उस समय उद्योग की सोच के तर्क से, 210 को 6-कॉलम सेल लेआउट में नहीं बनाया जा सकता था, क्योंकि ग्लास फर्नेस समर्थन नहीं करता था और कंटेनर भी समर्थन नहीं करता था। ऐसा लग रहा था कि 210 एक असफल समाधान बनने वाला था।
हालांकि, 210 शिविर के नेता ट्रिना ने अधिकांश उद्योग पेशेवरों की निश्चित सोच को तोड़ा और पारंपरिक डिजाइन तर्क को उलट दिया, जल्दी से 6-कॉलम सेल लेआउट और 2-कट सेल पर आधारित 60-सेल 210 मॉड्यूल उत्पाद लॉन्च किया, जिसकी मॉड्यूल शक्ति 600W तक पहुंच गई (2172*1303 आकार वाला मॉड्यूल)।
ट्रिना का विचार था: यदि कंटेनर 6-कॉलम 210 मॉड्यूल के दो-परत साइड प्लेसमेंट का समर्थन नहीं करता है, तो मॉड्यूल को कंटेनर में लंबवत रखें; यदि ग्लास फर्नेस समर्थन नहीं करता है, तो उत्पादन लाइन को अपग्रेड करने के लिए ग्लास कारखानों के साथ हाथ मिलाएं; यदि 2-कट 210 सेल करंट इन्वर्टर के लिए बहुत अधिक है, तो नई पीढ़ी के उत्पाद विकसित करने के लिए इन्वर्टर निर्माताओं के साथ सहयोग करें। 2020 की दूसरी छमाही में, ट्रिना ने 600W+ उद्योग गठबंधन स्थापित करने के लिए निर्माताओं के एक समूह का नेतृत्व भी किया, जिसका उद्देश्य पूरे 210 उद्योग श्रृंखला का समन्वित प्रचार प्राप्त करना था।
210 मॉड्यूल का 6-स्ट्रिंग संस्करण 1303mm की चौड़ाई तक पहुंच गया और इसे केवल कंटेनर में लंबवत रखा जा सकता था। लंबवत प्लेसमेंट ने कुछ परिदृश्यों में कुछ समस्याएं पैदा कीं, और कई ग्राहकों को यह तरीका पसंद नहीं आया। इस समस्या का सामना करते हुए, 2022 के मध्य में, ट्रिना ने साहसपूर्वक आयताकार वेफर समाधान प्रस्तावित किया, जिसमें 182mm लॉन्च किया गया210mm आयताकार वेफर। आयताकार वेफर पर आधारित मॉड्यूल की चौड़ाई 1134mm है, जो पारंपरिक 182 मॉड्यूल की चौड़ाई के अनुरूप है, जबकि लंबाई 238X है। फिर 2023 में, जिंको, जेए सोलर और लोंगी सहित 9 अग्रणी उद्यमों ने संयुक्त रूप से आयताकार वेफर मॉड्यूल का आकार जारी किया, जिसकी पुष्टि 2382 के रूप में हुई1134.
2382*1134 आकार के मॉड्यूल के लिए, पिछला लेख देखने के लिए टेक्स्ट पर क्लिक करें: 2382*1134 मॉड्यूल के लिए स्वर्णिम आकार क्यों है?
आज 2026 में, कई वर्षों के आकार विवादों के बाद, पीवी उद्योग में वर्तमान में तीन मुख्यधारा वेफर विनिर्देश हैं: 183.75182.2mm, 210182.2mm, और 210210mm। इनमें से, 183.75182.2mm वेफर, 182 श्रृंखला के उन्नत संस्करण के रूप में, मौजूदा क्षमता का लाभ रखता है; 210 से बना मॉड्यूल182.2mm वेफर को स्वर्णिम आकार कहा जाता है, पीवी निर्यात में कम परिवहन लागत के साथ, और यह 182 श्रृंखला मॉड्यूल उत्पादन लाइनों के साथ संगत है; 210 की बाजार हिस्सेदारी210mm वेफर भी धीरे-धीरे बढ़ रही है।
Ooitech दृष्टिकोण
Ooitech का मानना है: पीवी वेफर आकारों का 100mm से 210mm तक विकास मूल रूप से पूरे उद्योग श्रृंखला में एक सहयोगात्मक उन्नयन है, उत्पादन इकाइयों को बड़ा करके इकाई लागत कम करना और लाभांश को डाउनस्ट्रीम तक पहुंचाना।
