La Historia de la Evolución de los Tamaños de las Obles Fotovoltaicas
Tabla de Contenidos
Introducción del producto
Si has seguido el desarrollo de las obleas fotovoltaicas, sabrás que la longitud del borde de las obleas solares ha crecido de 100 mm a 125 mm, luego a 156 mm, y hasta llegar a los 210 mm actuales.
Podemos ver claramente que a medida que la industria fotovoltaica ha madurado, los tamaños de las obleas siguen aumentando. Entonces, ¿qué tipo de impacto trae un tamaño de oblea más grande a toda la cadena de la industria fotovoltaica? ¿Y en qué se basan realmente estos cambios de tamaño?
Impacto en la Cadena de la Industria Fotovoltaica
1) Fabricantes de Obleas
Los tamaños de oblea más grandes ayudan a las empresas de obleas a reducir tres costos principales: material de silicio, extracción de cristales y corte.
El equipo central para la fabricación de obleas (como hornos de cristal simple y máquinas de corte) generalmente se mide en "lotes por hora" o "obleas por turno de máquina". Un tamaño más grande significa que un solo horno o una sola máquina produce más obleas por ciclo. Por ejemplo, el área de una oblea de 210 mm es aproximadamente 1.82 veces la de una de 156 mm, por lo que si el rendimiento de corte se mantiene igual, la producción por hora de una sola máquina de corte puede aumentar en más del 80%.
Los costos fijos como la depreciación del equipo, el consumo de energía y la mano de obra se distribuyen en un área de oblea más grande, por lo que el costo no relacionado con el silicio por oblea (como electricidad y materiales) disminuye notablemente. Según datos de la industria, la actualización de 156 mm a 210 mm puede reducir el costo no relacionado con el silicio de la etapa de oblea en aproximadamente un 20%-30%.
2) Fabricantes de Células
Las obleas más grandes reducen la "pérdida de borde" de las células, ya que cuanto mayor es el área de la oblea, menor es la proporción de regiones de borde no válidas.
La "velocidad de línea" de la producción de celdas está básicamente fija (como el tiempo de ciclo de PECVD y serigrafía), por lo que un tamaño más grande aumenta la producción de celdas de una sola línea de producción proporcionalmente y reduce el costo de consumibles como pasta de plata y blancos por celda. Por ejemplo, el consumo de pasta de plata de una celda de 210 mm es aproximadamente 1.3 veces el de una celda de 182 mm, pero el área es 1.82 veces mayor, por lo que el costo de pasta de plata por vatio realmente disminuye aproximadamente un 28%.
3) Fabricantes de Módulos
Las celdas fabricadas con obleas más grandes obligan a que el tamaño del módulo crezca, lo que permite a los fabricantes de módulos reducir los costos de empaquetado y lograr una mayor densidad de potencia.
Los costos principales del empaquetado de módulos son materiales auxiliares como vidrio, película encapsulante, marcos y cajas de conexión, junto con los costos de mano de obra y equipo de procesos como el enhebrado y laminado. Un tamaño más grande significa que se usa menos material auxiliar por vatio, y el costo de mano de obra por vatio también se reduce.
4) Inversores de Plantas de Energía
Los módulos más grandes pueden ofrecer una mayor densidad de potencia (por ejemplo, los módulos de celdas 210R han alcanzado 600W+, y los módulos de 700W+ fabricados con celdas de 210 ya están en producción en masa), reduciendo la cantidad de módulos, la cantidad de estructuras de montaje y la longitud del cable que requiere una planta, lo que reduce indirectamente el costo para los inversores de plantas de energía.
El crecimiento continuo de los tamaños de oblea es esencialmente una actualización colaborativa de "reducción de costos y mejora de eficiencia" para fabricantes de obleas, pruebas de celdas, fabricantes de módulos, inversores de plantas de energía y muchas otras partes. Al escalar el tamaño de la unidad de producción y reducir el costo unitario, los dividendos se transmiten en cadena a los actores posteriores.
Parámetros técnicos
| Tamaño de la Oblea | Plataforma de Cristal | Aumento de Área | Potencia Típica del Módulo | Notas |
|---|---|---|---|---|
| 125 mm (5 pulgadas) | 6 pulgadas | Línea Base | - | Eliminado después de 2012 |
| 156 mm (6 pulgadas) | 8 pulgadas | Línea Base | - | Dominante durante años |
| M1 (156.75-φ205 mm) | 8 pulgadas | +2.2% | +5W vs anterior | Lanzado a finales de 2013 |
| M2 (156.75-φ210 mm) | 8 pulgadas | +2.2% | +5W vs anterior | Se volvió mainstream |
| 158.75mm | 8 pulgadas | Menor | - | Bajo costo de modernización |
| 166.00mm | 8 pulgadas | +12.22% vs M2 | 420-430W (72 celdas) | Cerca del límite del equipo |
| M10 (182mm) | Nueva plataforma | - | 500W+ | Lanzado en junio de 2020 |
| G12 (210mm) | Nueva plataforma | - | 600W+ | Lanzado en agosto de 2019 |
| 210*182.2mm (Rectangular) | Nueva plataforma | - | Módulo de tamaño dorado | Lanzado en 2023 |
Ventajas Técnicas
Las obleas más grandes reducen el material de silicio, los costos de extracción de cristales y corte en la etapa de fabricación
Una sola máquina de corte puede aumentar la producción por hora en más del 80% al pasar de 156mm a 210mm
El costo no silicio de la etapa de oblea puede caer aproximadamente un 20%-30% al actualizar de 156mm a 210mm
Reducción de pérdida de borde y menor costo de pasta de plata por vatio (aproximadamente un 28% menor para celdas de 210mm)
Los módulos de mayor densidad de potencia reducen la cantidad de módulos, estructuras de montaje y longitud de cable necesarios
Aplicación del producto
La historia del desarrollo de obleas fotovoltaicas
Dado que las obleas fotovoltaicas provenían originalmente de materiales monocristalinos semiconductores, la industria fotovoltaica ha seguido durante mucho tiempo los tamaños de oblea semiconductora de 6 pulgadas y 8 pulgadas (diámetro), correspondientes a las llamadas obleas de 5 pulgadas (125mm) y 6 pulgadas (156mm) en términos de longitud de borde.
A medida que la industria fotovoltaica creció y la demanda de obleas y celdas aumentó, y con el progreso de los equipos nacionales de extracción de cristales, corte y producción de celdas, la oblea de 5 pulgadas (125mm) fue desapareciendo gradualmente de la cadena fotovoltaica. Después de 2012, excepto por uno o dos fabricantes de celdas especiales, la oblea de 125mm fue básicamente eliminada del mercado.
Las obleas de 156mm (crecimiento de cristal de 8 pulgadas) se convirtieron entonces en el tamaño mainstream. Después, la industria comenzó a experimentar con pequeños aumentos en la plataforma de crecimiento de cristal de 8 pulgadas. A finales de 2013, cinco empresas, incluyendo Zhonghuan y Longi, lanzaron conjuntamente los estándares de oblea M1 (156.75-φ205mm) y M2 (156.75-φ210mm). Sin cambiar el tamaño del módulo, M2 aumentó el área de la oblea (en un 2.2%) y elevó la potencia del módulo en más de 5W, convirtiéndose rápidamente en el mainstream de la industria y manteniéndose estable durante varios años.
En los años siguientes, los principales fabricantes de obleas utilizaron mejoras técnicas basadas en M1 y M2 para seguir aumentando la longitud del borde de la oblea a 158.75, 161.7, 166 mm y otros tamaños. La ventaja de la oblea de 158.75 mm es que toda la capacidad interna existente podría actualizarse mediante modernización técnica a bajo costo. Incluso para plantas de celdas muy antiguas, el costo de modernización de 1 GW se mantuvo dentro de un rango aceptable.
La ventaja de la oblea de 166.00 mm es que su área es un 12.22% mayor que la de M2, y los módulos de tipo 72 que utilizan esta oblea podrían alcanzar 420-430W. Al mismo tiempo, este tamaño estaba cerca pero no superaba el límite de capacidad del equipo existente, por lo que el costo de modernización se mantuvo controlable.
Desde 156 mm hasta 166 mm, todos los fabricantes en esta etapa estaban aumentando el área de la oblea mediante mejoras técnicas en la plataforma de crecimiento de cristales de 8 pulgadas existente.
En agosto de 2019, Zhonghuan dio un salto y lanzó la oblea monocristalina G12 con una longitud de borde de 210 mm, aplicando directamente la especificación de tamaño de oblea semiconductora a la energía fotovoltaica. El objetivo era lograr un salto en la potencia del módulo y una reducción adicional en el costo de fabricación mediante obleas más grandes. Pero en ese momento, la oblea de 210 casi no tenía soporte de la industria upstream o downstream en la cadena fotovoltaica, y la mayoría de la industria era escéptica sobre la oblea de 210.
En 2019, Trina y Zhonghuan, los primeros en adoptar la oblea de 210, lanzaron la próxima generación de nuevos productos de módulos. Basados en la versión 50 de la oblea de 210, la potencia máxima alcanzó los 500W, que también fue el primer producto de 500W en la industria fotovoltaica. Limitados por las especificaciones de vidrio fotovoltaico de la época, el módulo no podía fabricarse con 6 columnas de celdas y solo podía fabricarse con un número impar de 5 columnas, y la disposición de columnas impares significaba que el módulo tenía que usar un diseño de cable volador. También limitados por la corriente del inversor en ese momento, las celdas no podían usar el corte por la mitad que era común en la industria, y solo podían fabricarse en tercios.
Con el lanzamiento de la oblea de longitud de borde de 210 de Zhonghuan y la ventaja de que los módulos de 210 podían alcanzar una potencia de 500W+, a finales de 2019, los líderes de módulos representados por Jinko, JA Solar y Longi cayeron en una profunda reflexión. Por un lado, estas empresas querían un producto para contrarrestar el impacto del módulo de 500W; por otro lado, no querían fabricar productos con diseños de columnas impares y corte en tercios.
Así que estas tres empresas no eligieron 210, y todas coincidieron en pensar en usar el diseño tradicional de celdas de 6 columnas con número par para lograr productos de 500W+. De hecho, las especificaciones de las tres no eran las mismas al principio. Jinko y JA Solar acordaron aproximadamente un tamaño de oblea de 180 mm al final del primer trimestre de 2020, mientras que Longi determinó inicialmente un tamaño de 17X. Después de comunicación y negociación, las tres empresas finalmente unificaron el tamaño a 182 mm, y en junio de 2020, las tres empresas líderes, junto con otros 7 fabricantes de la industria, lanzaron conjuntamente la oblea monocristalina M10 basada en la especificación de 182 mm.
El tamaño de celda 183.75*182.2 utilizado hoy se basa en la base técnica de 182 mm. Al igual que la longitud de borde anterior de 156 mm seguía aumentando hasta 158.75, esto aumenta el área de la celda mediante mejoras técnicas sin cambiar el tamaño del módulo, mejorando la eficiencia de generación de energía.
La lógica de la oblea de longitud de borde 182 es diferente de la introducción abrupta de la longitud de borde 210. 182 se generó mediante una lógica de deducción inversa basada en las condiciones límite existentes en la industria. Las principales condiciones límite eran la altura del contenedor de envío y el ancho del horno de vidrio. Estos dos puntos determinaron que el límite superior del ancho del módulo está entre 1133-1134 mm, lo que lleva a un tamaño de celda de 182 mm para un diseño de celdas de 6 columnas.
Por un lado, la potencia del módulo 182 es mayor que la del módulo 210 de la versión 50 anterior. Más importante aún, el módulo 182 continuó completamente la solución técnica madura de diseño de 6 columnas y celdas de 2 cortes, con un mejor rendimiento del producto y una cadena de suministro ascendente y descendente madura. Según la lógica de pensamiento de la industria en ese momento, 210 no podía fabricarse en un diseño de celdas de 6 columnas, porque ni el horno de vidrio lo soportaba ni el contenedor lo soportaba. Parecía que 210 estaba a punto de convertirse en una solución fallida.
Sin embargo, Trina, el líder del campo 210, rompió el pensamiento fijo de la mayoría de los profesionales de la industria y subvirtió la lógica de diseño tradicional, lanzando rápidamente un producto de módulo 210 de 60 celdas basado en un diseño de celdas de 6 columnas y celdas de 2 cortes, con una potencia de módulo de hasta 600W (el módulo con un tamaño de 2172*1303).
La idea de Trina fue: si el contenedor no soporta la colocación lateral de dos capas de módulos de 6 columnas de 210, entonces simplemente coloque los módulos verticalmente en el contenedor; si el horno de vidrio no lo soporta, entonces únase a las fábricas de vidrio para actualizar la línea de producción; si la corriente de la celda de 210 de 2 cortes es demasiado alta para el inversor, entonces coopere con los fabricantes de inversores para desarrollar una nueva generación de productos. En la segunda mitad de 2020, Trina también lideró un grupo de fabricantes para establecer la alianza industrial 600W+, con el objetivo de lograr una promoción coordinada de toda la cadena industrial 210.
La versión de 6 cuerdas del módulo 210 alcanzó un ancho de 1303 mm y solo podía colocarse verticalmente en el contenedor. La colocación vertical causaba ciertos problemas en algunos escenarios, y muchos clientes no preferían este método. Ante este problema, a mediados de 2022, Trina propuso audazmente la solución de oblea rectangular, lanzando una oblea de 182 mm210 mm rectangular. El módulo basado en la oblea rectangular tiene un ancho de 1134 mm, consistente con el ancho tradicional del módulo 182, mientras que la longitud es 238X. Luego, en 2023, 9 empresas líderes, incluidas Jinko, JA Solar y Longi, publicaron conjuntamente el tamaño del módulo de oblea rectangular, confirmado como 23821134.
Para el módulo de tamaño 2382*1134, haga clic en el texto para ver el artículo anterior: ¿Por qué 2382*1134 es el tamaño dorado para los módulos?
En el actual 2026, después de varios años de disputas de tamaño, la industria fotovoltaica tiene actualmente tres especificaciones principales de obleas: 183.75182.2 mm, 210182.2 mm y 210210 mm. Entre ellas, la oblea de 183.75182.2 mm, como versión avanzada de la serie 182, tiene la ventaja de la capacidad existente; el módulo fabricado con la oblea de 210182.2 mm se denomina tamaño dorado, con costos de transporte más bajos en las exportaciones fotovoltaicas, y es compatible con las líneas de producción de módulos de la serie 182; la cuota de mercado de la oblea de 210210 mm también está aumentando gradualmente.
Punto de vista de Ooitech
Ooitech cree: la evolución de los tamaños de obleas fotovoltaicas de 100 mm a 210 mm es fundamentalmente una actualización colaborativa en toda la cadena industrial, escalando las unidades de producción para reducir los costos unitarios y transmitir los dividendos aguas abajo.
