Важной темой развития солнечной индустрии является толщина кремниевых пластин.
Напомню, кремниевая пластина — это «полуфабрикат», на основе которого изготавливается солнечный элемент (ячейка). В России производством пластин занимается, в частности, ООО «Солар кремниевые технологии» («Солар Системс»), на заводе которого я бывал.
Почему важна толщина кремниевых пластин? Чем тоньше пластина, тем ниже расход поликристаллического кремния (поликремния), соответственно, затраты производителей.
В 2020 году мы писали о разработке технологий, которые позволят радикально снизить толщину пластин — с нынешних 150-160 микрометров (мкм) до 40-50 мкм. До выпуска столь тонких пластин ещё далеко, но в отрасли постоянно идут процессы совершенствования, направленные на снижение толщины.
Издание TaiyangNews отмечает, что гетероструктурная технология (HJT) в наибольшей степени позволяет работать с более тонкими пластинами, поскольку структура ячейки HJT «хорошо совместима с более тонкими пластинами в различных аспектах».
Утончение пластины в первую очередь снижает эффективность из-за потерь тока, которые можно компенсировать, достигнув более высокого Voc (напряжения холостого хода) с улучшенной схемой пассивации с обеих сторон. Уникальность HJT заключается в том, что это симметричная структура, обеспечивающая превосходную пассивацию на основе аморфного кремния с обеих сторон. Еще одним преимуществом структуры ячейки HJT является предотвращение коробления в процессе изготовления, что позволяет избежать физического разрушения пластин.
PERC и даже TOPCon представляют собой несимметричные структуры, обеспечивающие хорошую пассивацию только с одной стороны, поэтому они менее совместимы с более тонкими пластинами.
Компания Risen, делясь своим опытом адаптации к более тонким пластинам, заявила, что она начала работать с толщинами 120 мкм со 2 квартала 2021 года, и эффективность в начале была ниже, чем при базовом процессе, из-за внезапного уменьшения тока. Но введение микрокристаллических легированных слоев не только помогло восстановить эффективность, дальнейшая оптимизация привела к еще большему повышению эффективности. Компания Risen постепенно уменьшала размер пластин с шагом 10 мкм, начиная со 150 мкм. И каждый шаг занимал больше времени, чем предыдущий. Например, потребовалось несколько недель для снижения толщины со 150 мкм до 140 мкм, несколько месяцев для следующего уменьшения на 10 мкм и около полугода после этого для достижения 120 мкм. Компания заявила, что теперь у нее есть четкий путь к 80 мкм.
Если посмотреть на экономику, в прошлом, по крайней мере до 2020 года, эмпирическое правило заключалось в том, что уменьшение толщины пластины на 10 мкм снижает стоимость пластины на 0,01 доллара США.
HJT обычно использует толщину, которая на 10–15 мкм меньше по сравнению с обычным элементом PERC p-типа. Типичная толщина пластины PERC составляет около 160 мкм, но на рынке появляются первые элементы толщиной 150 микрометров.
Большинство технологических линий HJT в настоящее время обрабатывают пластины размером 150 мкм с планами по дальнейшему их уменьшению.
В майском прайс-листе компании TCL Zhonghuan, второго по величине поставщика пластин в мире после LONGi, приведены только два варианта пластин n-типа — толщиной 150 мкм и 130 мкм — и оба имеют размер G12. При этом цена более тонкой пластины была на 4,5% ниже (9,06 юаней за штуку против 9,49 юаней).
Пластины PERC p-типа несколько дешевле пластин n-типа той же толщины (цена пластины p-типа Zhonghuan 150 мкм в том же прайс-листе: 8,95 юаней за штуку — на 6% ниже, чем n-тип). Это означает, что уменьшение толщины пластин HJT, недоступное PERC, может в значительной степени компенсировать различие в цене ячеек двух технологий. А поскольку HJT отличает большая эффективность, это может стимулировать более активное распространение данной технологии.