เวเฟอร์ซิลิคอนที่บางลง vs. อายุการใช้งานโมดูล 25-30 ปี: สามารถ

คำตอบสั้น: เวเฟอร์ซิลิคอนกำลังบางลง และคำถามคือเวเฟอร์ที่บางลงยังสามารถรองรับอายุการใช้งานโมดูล 25 ถึง 30 ปีได้หรือไม่ สองปีก่อน ความหนาหลักอยู่ที่ 150 µm ถึง 160 µm การผลิตในปัจจุบันกำลังเคลื่อนต่ำกว่านั้น แรงจูงใจนั้นตรงไปตรงมา — เวเฟอร์ที่บางลงหมายถึงเวเฟอร์ต่อแท่งซิลิคอนมากขึ้นและต้นทุนซิลิคอนต่อวัตต์ที่ต่ำลง และซิลิคอนเป็นต้นทุนวัสดุที่ใหญ่ที่สุดเพียงหนึ่งเดียวในโมดูล ความเสี่ยงคือเชิงกล: เวเฟอร์ที่บางลงมีแนวโน้มแตกร้าวมากขึ้นในระหว่างการแปรรูปเซลล์ การร้อยสตริง และการลามิเนต และไมโครแคร็กที่ไม่ปรากฏในการทดสอบขั้นสุดท้ายสามารถลุกลามผ่านการหมุนเวียนความร้อนในภาคสนามได้ กำลังการผลิตของอุตสาหกรรมในระดับ 600 GW กำลังถูกวางแผนรอบรูปแบบที่บางลง ซึ่งหมายความว่าคำถามเรื่องความน่าเชื่อถือกำลังได้รับคำตอบในระดับการผลิตมากกว่าในห้องปฏิบัติการ

การผลิตโมดูล PV · โดย Jerry, Ooitech

บทนำ

เวเฟอร์โซลาร์กำลังลดน้ำหนักในปี 2026 สองปีก่อน ความหนาหลักยังอยู่ที่ 150-160μm ตอนนี้ 120-130μm กลายเป็นมาตรฐานการผลิตปริมาณมากสำหรับเวเฟอร์ N-type และผู้เล่นชั้นนำบางรายได้ผลักดัน 110μm เข้าสู่สายการผลิตของพวกเขา

แล้วทำไมอุตสาหกรรมทั้งหมดจึงแข่งกันทำให้เวเฟอร์บางลง? เมื่อเวเฟอร์บางลงเรื่อยๆ เซลล์จะเปราะบางจนแตกเมื่อสัมผัสหรือไม่? และโมดูลปลายน้ำยังคงให้อายุการออกแบบ 25 ปี หรือแม้แต่ 30 ปีได้หรือไม่? เหล่านี้เป็นคำถามจริงที่อุตสาหกรรมและนักลงทุนต่างให้ความสนใจ

ทำไมอุตสาหกรรมทั้งหมดจึงไล่ล่าเวเฟอร์ที่บางลง

ตัวขับเคลื่อนที่ตรงที่สุดเบื้องหลังการทำให้เวเฟอร์บางลงคือการลดต้นทุน ประหยัดโพลีซิลิคอนอันมีค่า

ทุกๆ การลดความหนาเวเฟอร์ 10μm จะลดการใช้ซิลิคอนต่อวัตต์ลงประมาณ 7% หลังจากหักต้นทุนที่ไม่ใช่ซิลิคอนเพิ่มเติมในขั้นตอนการตัดและเซลล์แล้ว ต้นทุนรวมต่อเวเฟอร์ลดลงประมาณ 0.03-0.04 หยวน การเปลี่ยนจาก 160μm เป็น 130μm ประหยัดได้เกือบหนึ่งเจียวต่อเวเฟอร์ ในการติดตั้งทั่วโลกปีละ 600GW รวมแล้วประหยัดได้หลายหมื่นล้านหยวนต่อปีทั่วอุตสาหกรรม

ตอนนี้โพลีซิลิคอนคิดเป็น 9%-14% ของต้นทุนโมดูลทั้งหมด น้ำหนักของมันต่ำกว่าช่วงที่โพลีซิลิคอนราคาพุ่งสูงมาก แต่การทำให้บางลงยังคงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการลดการใช้ซิลิคอนโดยตรง

นอกเหนือจากการประหยัดเงินแล้ว เวเฟอร์แบบบางยังให้ผลตอบแทนทางไฟฟ้าเพิ่มเติมด้วย ยิ่งเวเฟอร์บางลง เส้นทางการขนส่งของพาหะที่เกิดจากแสงก็ยิ่งสั้นลง ดังนั้นการสูญเสียจากการรวมตัวใหม่ในเนื้อวัสดุจึงลดลงและประสิทธิภาพของเซลล์ก็เพิ่มขึ้นเล็กน้อย มันเข้ากันได้ดียิ่งขึ้นกับ TOPCon และ HJT

แต่เส้นทางเซลล์ที่แตกต่างกันทนต่อการทำให้บางลงได้แตกต่างกันมาก HJT เป็นกระบวนการอุณหภูมิต่ำโดยไม่มีขั้นตอนการโดปที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นจึงเหมาะกับเวเฟอร์บางโดยธรรมชาติ และสามารถลงไปถึง 100-110μm TOPCon ต้องผ่านขั้นตอนการสะสมโพลีซิลิคอนที่อุณหภูมิสูง และเวเฟอร์ที่บางเกินไปจะบิดงอง่าย ส่งผลเสียต่อผลผลิต นั่นคือเหตุผลที่การผลิตปริมาณมากของ TOPCon ส่วนใหญ่ยังคงอนุรักษ์นิยมในช่วง 125-135μm

จะควบคุมคุณภาพหลังการลดความหนา และโมดูลรักษาการรับประกันอย่างไร

ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่เปราะโดยธรรมชาติ เมื่อความหนาลดลง ความสามารถของเวเฟอร์ในการต้านทานการดัดงอและความเค้นจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด เซลล์เวเฟอร์บางจะไม่แตกเมื่อสัมผัส แต่โอกาสเกิดรอยแตกขนาดเล็กจะเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน ความเสี่ยงนี้ครอบคลุมทั้งห่วงโซ่: การตัด การผลิตเซลล์ การประกอบโมดูล การขนส่ง การติดตั้งหน้างาน และการดำเนินงานโรงไฟฟ้าในระยะยาว

ในระหว่างการตัดเวเฟอร์และการผลิตเซลล์ เวเฟอร์บางจะรับแรงกดเชิงกลและความร้อนช็อตได้ง่ายกว่า การเท็กซ์เจอริ่ง การแพร่ การพิมพ์ และการบัดกรีสามารถทิ้งรอยแตกขนาดเล็กที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าได้ โดยเฉพาะในสายการผลิต TOPCon การโก่งงอของเวเฟอร์ทำให้เกิดการแตกหักระหว่างการขนย้ายและข้อผิดพลาดในการจัดตำแหน่งโดยตรง ซึ่งลดผลผลิตของทั้งสาย

ในขั้นตอนการประกอบโมดูล ความผันผวนของแรงดันและอุณหภูมิในกระบวนการลามิเนชันจะขยายความเค้นภายในเวเฟอร์และกระตุ้นรอยแตกขนาดเล็กที่มีอยู่เดิม และข้อบกพร่องไม่ได้แสดงทั้งหมดที่ประตูโรงงาน ต่อมาการกระแทกระหว่างการขนส่ง การกระแทกหน้างานระหว่างการก่อสร้าง จากนั้นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในแต่ละวันและกลางคืนเมื่อโรงไฟฟ้าเดินเครื่อง ยังคง施加ความเค้นผ่านการขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อน รอยแตกขนาดเล็กละเอียดจะค่อยๆ แพร่กระจาย หลังจากดำเนินการสองหรือสามปี รอยแตกขนาดเล็กบางส่วนกลายเป็นรอยแตกซ่อนเร้นที่มองเห็นได้ ทำลายเส้นทางการไหลของกระแสภายในเซลล์ ทำให้กำลังไฟฟ้าลดลงผิดปกติ และในกรณีรุนแรงอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงจุดร้อน

เวเฟอร์บางไม่ได้ทำให้อายุการใช้งานโมดูลสั้นลงโดยตรง สิ่งที่คุกคามวงจรชีวิต 25-30 ปีจริงๆ คือข้อบกพร่องรอยแตกซ่อนเร้นที่การตรวจสอบไม่พบ หากทั้งกระบวนการสามารถรักษารอยแตกซ่อนเร้นให้อยู่ในระดับต่ำมาก โมดูลเวเฟอร์บางยังสามารถบรรลุเป้าหมายอายุการใช้งานยาวนานได้ แต่หากการปรับปรุงกระบวนการในห่วงโซ่อุปทานไม่ทันกับการลดความหนา ข้อบกพร่องที่ฝังอยู่ในขั้นตอนการผลิตจะปรากฏและล้มเหลวในช่วงปีกลางถึงปลายของการดำเนินงานโรงไฟฟ้า การลดความหนาโดยพื้นฐานคือการยกระดับมาตรฐานของห่วงโซ่การผลิตเวเฟอร์-เซลล์-โมดูลโดยรวม

การตัดเวเฟอร์: ลวดทังสเตนละเอียดลดความเสียหายจากธรรมชาติ

อุตสาหกรรมได้นำลวดเพชรทังสเตนความต้านทานแรงดึงสูงมาใช้อย่างแพร่หลายแล้ว แทนที่ลวดเพชรเหล็กกล้าคาร์บอนแบบดั้งเดิม สายการผลิตเวเฟอร์บางมาตรฐานใช้เส้นผ่านศูนย์กลางลวด 24μm และต่ำกว่า สำหรับเวเฟอร์บางพิเศษ 110-120μm จะใช้ลวดทังสเตนละเอียดพิเศษ 20-22μm ยิ่งลวดละเอียด รอยตัดยิ่งแคบ ชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวเวเฟอร์ยิ่งบาง และรอยแตกขนาดเล็กบนพื้นผิวยิ่งน้อยลง ซึ่งลดรอยแตกขนาดเล็กจากธรรมชาติที่เวเฟอร์นำออกจากโรงงานตั้งแต่ต้นทาง

การผลิตเซลล์: ปรับปรุงกระบวนการ ลดรอยแตกร้าวจากแรงกระแทก

การควบคุมมุ่งเน้นไปที่ขั้นตอนสำคัญไม่กี่ขั้นตอน กระบวนการเปียกชะลอการไหลของน้ำและการแกว่งของตะกร้าเพื่อลดการกระแทกและการเสียดสี การขนส่งใช้กลไกที่ยืดหยุ่นเพื่อลดแรงดูดสุญญากาศและแรงกระแทกจากการเคลื่อนที่ ขั้นตอนอุณหภูมิสูงชะลออัตราการเพิ่มและลดอุณหภูมิเพื่อระงับการโก่งงอและความเครียดจากความร้อน การพิมพ์ลดแรงกดของไม้ปาด การเผาผนึกปรับเส้นโค้งโซนอุณหภูมิเพื่อหลีกเลี่ยงการช็อกจากความร้อนเย็น-ร้อน แต่ละขั้นตอนจับคู่กับการตรวจสอบ PL เพื่อคัดกรองรอยแตกขนาดเล็กและเวเฟอร์เสียที่โก่งงอตั้งแต่เนิ่นๆ ลดความเสี่ยงการแตกและรอยแตกที่ซ่อนอยู่

การผลิตโมดูล: การบัดกรีเป็นกุญแจสำคัญ การเคลือบต้องปรับแต่ง

เมื่อต่อเซลล์เป็นแถว ให้ใช้การให้ความร้อนแบบไล่ระดับเป็นขั้นๆ และควบคุมการช็อกจากความร้อนอย่างเข้มงวด ใช้ริบบิ้นอ่อนละเอียดเพื่อกระจายความเครียดที่จุดบัดกรีและลดแรงกดจุดเดียวบนเวเฟอร์บาง ปรับแรงกดของเข็มกดของอุปกรณ์เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากการกดแรงบนเซลล์ เลือกริบบิ้นอ่อนที่มีความแข็งต่ำเพื่อลดแรงดึงระหว่างริบบิ้นกับการเสียรูปของเวเฟอร์ระหว่างการหมุนเวียนความร้อน หลังการบัดกรี เพิ่มการตรวจสอบ EL เพื่อคัดกรองรอยแตกขนาดเล็กที่เกิดจากการบัดกรีตั้งแต่เนิ่นๆ เพื่อไม่ให้ผ่านเข้าไปในการเคลือบ

ในการเคลือบ คุณสามารถลองชะลอการสูบสุญญากาศและอัตราการเพิ่มอุณหภูมิเพื่อลดแรงกระแทกจากความดัน ขณะเดียวกันปรับเส้นโค้งโซนอุณหภูมิเพื่อหลีกเลี่ยงความเครียดจากความร้อนภายในจากการให้ความร้อนและความเย็นที่รวดเร็ว

สรุป

การทำให้เวเฟอร์บางลงเป็นแนวโน้มอุตสาหกรรมที่ตั้งมั่นแล้ว และไม่มีประโยชน์ที่จะปฏิเสธอย่างสิ้นเชิง ในขณะที่ห่วงโซ่ทั้งหมดใช้การทำให้บางลงเพื่อต้นทุนที่ต่ำลงและผลผลิตที่ดีขึ้น ขั้นตอนเวเฟอร์ เซลล์ และโมดูลต้องอัปเกรดอุปกรณ์และกระบวนการร่วมกัน ควบคุมความเครียดเชิงกลและความร้อนอย่างเข้มงวด ป้องกันรอยแตกที่ซ่อนอยู่และการแตก และเสริมการตรวจสอบตลอดกระบวนการ นี่คือวิธีที่คุณรักษามาตรฐานคุณภาพและความน่าเชื่อถือระยะยาวของโมดูลในขณะที่ยังลดต้นทุน

มุมมองของ Ooitech

การทำให้บางลงเป็นปัญหาการจัดการความเครียดที่ส่งผลหนักที่สุดที่สายการผลิตโมดูล และที่นั่นการเลือกอุปกรณ์เป็นตัวกำหนดว่ารอยแตกขนาดเล็กที่ฝังอยู่เหล่านั้นจะปรากฏหรือไม่ ในฝ่ายของเรา เครื่องต่อเซลล์ที่มีการบัดกรีแบบไล่ระดับเป็นส่วนๆ และการจัดการริบบิ้นอ่อน รวมถึงการตรวจสอบ EL ก่อนการเคลือบ เป็นแนวป้องกันที่ทำให้เซลล์ขนาด 110-130μm ไม่กลายเป็นความล้มเหลวในสนามในอีกห้าปีข้างหน้า ฟิสิกส์ของเวเฟอร์บางถูกกำหนดไว้แล้ว แต่ผลผลิตชนะหรือแพ้ที่ความนุ่มนวลในการจัดการของสายการผลิตของคุณ หากคุณต้องการดูว่าสายการผลิตโมดูล MBB จริงดำเนินขั้นตอนเหล่านี้อย่างไร ช่อง YouTube ของ Ooitech ที่ www.youtube.com/ooitech น่าดู