Sejarah Evolusi Ukuran Wafer Fotovoltaik

Pengantar Produk

Jika Anda mengikuti perkembangan wafer fotovoltaik, Anda akan tahu bahwa panjang tepi wafer surya telah tumbuh dari 100mm menjadi 125mm, kemudian menjadi 156mm, dan terus hingga 210mm saat ini.

Kita dapat melihat dengan jelas bahwa seiring matangnya industri fotovoltaik, ukuran wafer terus membesar. Jadi, dampak apa yang dibawa oleh ukuran wafer yang lebih besar ke seluruh rantai industri PV? Dan pada apa sebenarnya perubahan ukuran ini didasarkan?

Dampak pada Rantai Industri PV

1) Produsen Wafer

Ukuran wafer yang lebih besar membantu perusahaan wafer mengurangi tiga biaya utama: bahan silikon, penarikan kristal, dan pemotongan.

Peralatan inti untuk pembuatan wafer (seperti tungku kristal tunggal dan mesin pemotong) biasanya diukur dengan "batch per jam" atau "iris per shift mesin". Ukuran yang lebih besar berarti satu tungku atau satu mesin menghasilkan lebih banyak wafer per siklus. Misalnya, luas wafer 210mm sekitar 1,82 kali lipat dari wafer 156mm, jadi jika hasil pemotongan tetap sama, output per jam dari satu mesin pemotong dapat meningkat lebih dari 80%.

Biaya tetap seperti depresiasi peralatan, konsumsi energi, dan tenaga kerja tersebar di area wafer yang lebih besar, sehingga biaya non-silikon per wafer (seperti listrik dan bahan) turun secara signifikan. Menurut data industri, meningkatkan dari 156mm ke 210mm dapat menurunkan biaya non-silikon pada tahap wafer sekitar 20%-30%.

2) Produsen Sel

Wafer yang lebih besar mengurangi "kehilangan tepi" sel, karena semakin besar area wafer, semakin rendah proporsi daerah tepi yang tidak valid.

"Kecepatan jalur" produksi sel pada dasarnya tetap (misalnya waktu siklus PECVD dan screen printing), sehingga ukuran yang lebih besar meningkatkan output sel dari satu jalur produksi secara proporsional, dan menurunkan biaya konsumabel seperti pasta perak, target, dan material lainnya per sel. Misalnya, konsumsi pasta perak sel 210mm sekitar 1,3 kali lipat dari sel 182mm, tetapi luasnya 1,82 kali lebih besar, sehingga biaya pasta perak per watt sebenarnya turun sekitar 28%.

3) Produsen Modul

Sel yang terbuat dari wafer yang lebih besar memaksa ukuran modul bertambah, yang memungkinkan produsen modul mengurangi biaya pengemasan dan mencapai kepadatan daya yang lebih tinggi.

Biaya inti pengemasan modul adalah bahan pembantu seperti kaca, film enkapsulan, bingkai, dan kotak sambungan, bersama dengan biaya tenaga kerja dan peralatan dari proses seperti stringing dan laminasi. Ukuran yang lebih besar berarti lebih sedikit bahan pembantu yang digunakan per watt, dan biaya tenaga kerja per watt juga berkurang.

4) Investor Pembangkit Listrik

Modul yang lebih besar dapat memberikan kepadatan daya yang lebih tinggi (misalnya, modul sel 210R telah mencapai 600W+, dan modul 700W+ yang terbuat dari sel 210 sudah diproduksi massal), mengurangi jumlah modul, jumlah struktur pemasangan, dan panjang kabel yang dibutuhkan pembangkit, yang secara tidak langsung menurunkan biaya bagi investor pembangkit listrik.

Pertumbuhan ukuran wafer yang berkelanjutan pada dasarnya adalah peningkatan kolaboratif "pengurangan biaya dan peningkatan efisiensi" bagi produsen wafer, pengujian sel, produsen modul, investor pembangkit listrik, dan banyak pihak lainnya. Dengan meningkatkan ukuran unit produksi dan menurunkan biaya per unit, dividen diturunkan ke pemain hilir.

Parameter Teknis

Keunggulan Teknis

• Wafer yang lebih besar menurunkan biaya material silikon, penarikan kristal, dan pemotongan pada tahap manufaktur

• Satu mesin pemotong dapat meningkatkan output per jam lebih dari 80% saat beralih dari 156mm ke 210mm

• Biaya non-silikon pada tahap wafer dapat turun sekitar 20%-30% saat meningkatkan dari 156mm ke 210mm

• Mengurangi kehilangan tepi dan biaya pasta perak per watt (sekitar 28% lebih rendah untuk sel 210mm)

• Modul dengan kepadatan daya lebih tinggi mengurangi jumlah modul, struktur pemasangan, dan panjang kabel yang diperlukan

Aplikasi Produk

Sejarah Perkembangan Wafer PV

Karena wafer fotovoltaik awalnya berasal dari bahan kristal tunggal semikonduktor, industri PV telah lama mengikuti ukuran wafer semikonduktor 6 inci dan 8 inci (diameter), yang sesuai dengan apa yang disebut wafer 5 inci (125mm) dan wafer 6 inci (156mm) dalam hal panjang tepi.

Seiring pertumbuhan industri PV dan peningkatan permintaan wafer dan sel, serta kemajuan peralatan penarikan kristal, pemotongan, dan produksi sel dalam negeri, wafer 5 inci (125mm) secara bertahap keluar dari rantai PV. Setelah 2012, kecuali satu atau dua produsen sel khusus, wafer 125mm pada dasarnya dihapus oleh pasar.

Wafer 156mm (pertumbuhan kristal 8 inci) kemudian menjadi ukuran arus utama. Setelah itu, industri mulai bereksperimen dengan peningkatan kecil pada platform pertumbuhan kristal 8 inci. Pada akhir 2013, lima perusahaan termasuk Zhonghuan dan Longi bersama-sama merilis standar wafer M1 (156.75-φ205mm) dan M2 (156.75-φ210mm). Tanpa mengubah ukuran modul, M2 meningkatkan luas wafer (sebesar 2.2%) dan meningkatkan daya modul lebih dari 5W, dengan cepat menjadi arus utama industri dan tetap stabil selama beberapa tahun.

Pada tahun-tahun berikutnya, produsen wafer utama menggunakan peningkatan teknis berdasarkan M1 dan M2 untuk terus menaikkan panjang tepi wafer menjadi 158,75, 161,7, 166mm dan ukuran lainnya. Keuntungan dari wafer 158,75mm adalah bahwa semua kapasitas internal yang ada dapat ditingkatkan melalui retrofit teknis dengan biaya rendah. Bahkan untuk pabrik sel yang sangat tua, biaya retrofit 1GW tetap dalam kisaran yang dapat diterima.

Keuntungan dari wafer 166,00mm adalah luasnya 12,22% lebih besar dari M2, dan modul tipe 72 yang menggunakan wafer ini dapat mencapai 420-430W. Pada saat yang sama, ukuran ini mendekati tetapi tidak melebihi batas kapasitas peralatan yang ada, sehingga biaya retrofit tetap terkendali.

Dari 156mm hingga 166mm, semua produsen pada tahap ini meningkatkan luas wafer melalui peningkatan teknis pada platform pertumbuhan kristal 8 inci yang ada.

Pada Agustus 2019, Zhonghuan membuat lompatan dan merilis wafer kristal tunggal G12 dengan panjang tepi 210mm, secara langsung menerapkan spesifikasi ukuran wafer semikonduktor ke PV. Tujuannya adalah untuk mencapai lompatan dalam daya modul dan pengurangan lebih lanjut dalam biaya manufaktur melalui wafer yang lebih besar. Namun pada saat itu, wafer 210 hampir tidak memiliki dukungan industri hulu atau hilir dalam rantai PV, dan sebagian besar industri skeptis terhadap 210.

Pada tahun 2019, Trina dan Zhonghuan, pengadopsi awal wafer 210, merilis produk modul baru generasi berikutnya. Berdasarkan wafer 210 versi 50, daya maksimum mencapai 500W, yang juga merupakan produk 500W pertama di industri PV. Terbatas oleh spesifikasi kaca PV pada saat itu, modul tidak dapat dibuat menjadi 6 kolom sel dan hanya dapat dibuat menjadi 5 kolom ganjil, dan tata letak kolom ganjil berarti modul harus menggunakan desain fly-wire. Juga terbatas oleh arus inverter pada saat itu, sel tidak dapat menggunakan half-cut yang menjadi arus utama di industri, dan hanya dapat dibuat menjadi thirds.

Dengan dirilisnya wafer panjang tepi 210 dari Zhonghuan dan keuntungan bahwa modul 210 dapat mencapai daya 500W+, pada akhir tahun 2019, para pemimpin modul yang diwakili oleh Jinko, JA Solar, dan Longi jatuh ke dalam pemikiran yang dalam. Di satu sisi, perusahaan-perusahaan ini menginginkan produk untuk melawan dampak modul 500W; di sisi lain, mereka tidak ingin membuat produk dengan desain kolom ganjil dan thirds-cut.

Jadi ketiga perusahaan ini tidak memilih 210, dan mereka semua secara kebetulan berpikir untuk menggunakan tata letak sel 6 kolom genap tradisional untuk mencapai produk 500W+. Faktanya, spesifikasi ketiganya pada awalnya tidak sama. Jinko dan JA Solar secara kasar menetapkan ukuran wafer 180mm pada akhir kuartal pertama tahun 2020, sementara Longi awalnya menentukan ukuran 17X. Setelah komunikasi dan negosiasi, ketiga perusahaan akhirnya menyatukan ukuran menjadi 182mm, dan pada Juni 2020, ketiga perusahaan terkemuka ini, bersama dengan 7 produsen lain di industri, bersama-sama merilis wafer kristal tunggal M10 berdasarkan spesifikasi 182mm.

Ukuran sel 183.75*182.2 yang digunakan saat ini didasarkan pada fondasi teknis 182mm. Sama seperti panjang tepi 156mm sebelumnya yang terus meningkat menjadi 158.75, ini meningkatkan luas sel melalui peningkatan teknis tanpa mengubah ukuran modul, meningkatkan efisiensi pembangkitan daya.

Logika wafer panjang tepi 182 berbeda dengan pengenalan lompatan panjang tepi 210. 182 dihasilkan melalui logika deduksi terbalik berdasarkan kondisi batas yang ada di industri. Kondisi batas utama adalah tinggi kontainer pengiriman dan lebar tungku kaca. Dua hal ini menentukan bahwa batas atas lebar modul adalah antara 1133-1134mm, yang kemudian menghasilkan ukuran sel 182mm untuk tata letak sel 6 kolom.

Di satu sisi, daya modul 182 lebih tinggi dari modul 210 versi 50 sebelumnya. Lebih penting lagi, modul 182 sepenuhnya melanjutkan tata letak 6 kolom yang matang dan solusi teknis sel 2-potong, dengan kinerja produk yang lebih baik dan rantai pasokan hulu dan hilir yang matang. Menurut logika pemikiran industri saat itu, 210 tidak dapat dibuat menjadi tata letak sel 6 kolom, baik karena tungku kaca tidak mendukung maupun kontainer tidak mendukung. Tampaknya 210 akan menjadi solusi yang gagal.

Namun, Trina, pemimpin kubu 210, menerobos pemikiran tetap sebagian besar praktisi industri dan membalikkan logika desain tradisional, dengan cepat meluncurkan produk modul 210 dengan 60 sel berdasarkan tata letak sel 6 kolom dan sel 2-potong, dengan daya modul mencapai hingga 600W (modul dengan ukuran 2172*1303).

Ide Trina adalah: jika kontainer tidak mendukung penempatan samping dua lapis modul 210 6-kolom, maka letakkan modul secara vertikal di dalam kontainer; jika tungku kaca tidak mendukung, maka bekerja sama dengan pabrik kaca untuk meningkatkan lini produksi; jika arus sel 210 potong-2 terlalu tinggi untuk inverter, maka bekerja sama dengan produsen inverter untuk mengembangkan produk generasi baru. Pada paruh kedua tahun 2020, Trina juga memimpin sekelompok produsen untuk mendirikan aliansi industri 600W+, yang bertujuan untuk mencapai promosi terkoordinasi dari seluruh rantai industri 210.

Versi 6-string dari modul 210 mencapai lebar 1303mm dan hanya bisa ditempatkan secara vertikal di dalam kontainer. Penempatan vertikal menyebabkan masalah tertentu di beberapa skenario, dan banyak pelanggan tidak menyukai metode ini. Menghadapi masalah ini, pada pertengahan tahun 2022, Trina dengan berani mengusulkan solusi wafer persegi panjang, meluncurkan 182mmwafer persegi panjang 210mm. Modul berdasarkan wafer persegi panjang memiliki lebar 1134mm, konsisten dengan lebar modul 182 tradisional, sementara panjangnya adalah 238X. Kemudian pada tahun 2023, 9 perusahaan terkemuka termasuk Jinko, JA Solar, dan Longi bersama-sama merilis ukuran modul wafer persegi panjang, dikonfirmasi sebagai 23821134.

Untuk modul ukuran 2382*1134, klik teks untuk melihat artikel sebelumnya: Mengapa 2382*1134 adalah ukuran emas untuk modul?

Pada tahun 2026 saat ini, setelah beberapa tahun perselisihan ukuran, industri PV saat ini memiliki tiga spesifikasi wafer utama: 183.75182.2mm, 210182.2mm, dan 210210mm. Di antaranya, 183.75Wafer 182.2mm, sebagai versi lanjutan dari seri 182, memiliki keunggulan kapasitas yang ada; modul yang terbuat dari 210Wafer 182.2mm disebut ukuran emas, dengan biaya transportasi yang lebih rendah dalam ekspor PV, dan kompatibel dengan lini produksi modul seri 182; pangsa pasar dari 210Wafer 210mm juga secara bertahap meningkat.

Pandangan Ooitech

Ooitech percaya: evolusi ukuran wafer PV dari 100mm menjadi 210mm pada dasarnya adalah peningkatan kolaboratif di seluruh rantai industri, meningkatkan unit produksi untuk menurunkan biaya per unit dan meneruskan dividen ke hilir.