حرکت به سمت ویفرهای خورشیدی بزرگ‌تر

نویسنده: محسن فرزان، کارشناس ارشد انرژی‌های تجدیدپذیر        زمان مطالعه: ۵ دقیقه

سال ۲۰۱۹ در صنعت فتوولتاییک چین، سالی ویژه به حساب می‌آید. در این سال، کاهش غیرمنتظره در نصب پنل‌های خورشیدی پلی کریستال و تغییر مسیر مهم از تولید پنل‌های خورشیدی پلی کریستال به مونو کریستال، رخ داد. هم‌چنین، سیاست خرید تضمینی برق در این کشور به برگزاری مناقصه برای نیروگاه‌های برق خورشیدی، تغییر کرد.

اما شاهد تغییر مهم دیگری نیز در صنعت فتوولتاییک در سال ۲۰۱۹ بوده‌ایم؛ افزایش سایز در ویفرهای خورشیدی.

رشد چشمگیر ویفرهای خورشیدی سری M6

در این سال، تولید و به‌کارگیری ویفرهای خورشیدی سری M6 رشد چشمگیری داشته‌ است. این ویفرهای خورشیدی دارای طول ۱۶۶ میلی‌متر و حداکثر قطر ۲۲۳ میلی‌متر با گوشه‌های بریده شده، هستند.

ویفرهای خورشیدی سری M2، پیش از این، بیش‌تر برای تولید سلول‌های خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گرفتند، که داری طول ۱۵۶.۷۵ میلی‌متر و قطر ۲۱۰ میلی‌متر بوده‌اند.

ویفرهای خورشیدی M6 حدود ۱۲.۲ درصد مساحت سطح بیشتری نسبت به ویفرهای M2 دارند. با به‌کارگیری ویفرهای خورشیدی M6، می‌توان توان خروجی پنل‌های خورشیدی ۷۲ سلولی را از ۳۹۵ وات به ۴۳۰ وات افزایش داد.

شکل ۱: مقایسه ویفر خورشیدی M6 با ویفر خورشیدی M2 -منبع (LONGi)

 در صنعت فتوولتاییک نیز سایز ویفرها مساله مهمی است. ویفر بخش تولید کننده انرژی در پنل خورشیدی است و حدود ۴۰ درصد از قیمت یک پنل خورشیدی ناشی از ویفر آن است. با افزایش مساحت سطح ویفر خورشیدی، توان خروجی هر ویفر نیز افزایش می‌یابد؛ اما هزینه در بخش تولید آن یا ثابت می‌ماند و یا مقدار کمی افزایش پیدا می‌کند.

بکارگیر ویفرهای خورشیدی با توان بیش‌تر در پنل‌های خورشیدی، می‌تواند منجر به کاهش هزینه در بخش آرایه خورشیدی فتوولتاییک شود. بدین معنی که با استفاده از ویفرهای بزرگ‌تر، هزینه‌های مربوط به اجرا و اجزای سیستم از قبیل هزینه پایه‌ها، سازه نگهدارنده، ترکرها و همچنین اجزای الکتریکی مانند اینورترها، کابل‌ها، اتصالات و غیره، به‌ازای هر وات – پیک (watt-peak) نصب شده، کاهش می‌یابد. در نتیجه هزینه همتراز شده انرژی (LCOE) نیروگاه خورشیدی فتوولتاییک کاهش یافته و بازگشت سرمایه پروژه افزایش می‌یابد.

با نگاه به روند توسعه‌ی پنل‌های خورشیدی فتوولتاییک در طی ۴۰ سال گذشته، افزایش سایز ویفرها همواره مورد نظر و تمایل بوده است. چهل سال قبل، اغلب ویفرهای خورشیدی دارای طول حدود ۱۰۰ میلی‌متر بوده‌اند که در دهه ۲۰۰۰ میلادی به ۱۲۵ میلی‌متر افزایش یافتند. در سال ۲۰۱۲، ویفرهای نوع M0 با طول ۱۵۶ میلی‌متر مورد استقبال قرار گرفتند و به عنوان سایز غالب ویفر در تولید پنل‌های خورشیدی تجاری، مطرح شدند. سایز ویفرها در طی هفت سال گذشته به‌طور تدریجی مقدار کمی افزایش یافته است. از سری M1 با طول ۱۵۶.۷۵ میلی‌متر و قطر ۲۰۵ میلی‌متر تا سری M2 با طول ۱۵۶.۷۵ میلی‌متر و قطر ۲۱۰ میلی‌متر و سپس سری M4 با طول ۱۶۱.۷ میلی‌متر و قطر ۲۱۱ میلی‌متر.

کمپانی لانگی و سری M6 ویفرهای خورشیدی

قضاوت اینکه اولین بار چه کمپانی تولید پنل خورشیدی از ویفرهای سایز M6 استفاده کرده است، کمی دشوار است. اما کمپانی عظیم چینی لانگی (LONGi) در دفاع و ترویج این سایز پیشرو بوده است. این کمپانی پیشگام در تولید پنل‌های خورشیدی مونوکریستال، با عرضه مدل‌های جدید Hi-Mo4 و Hi-MoX پنل‌های خورشیدی خود در بازارهای چین و استرالیا تلاش کرده است که جایگاه ویفرهای سایز ۱۶۶ میلی‌متر را در صنعت فتوولتاییک، ارتقا بخشد.

اما چرا کمپانی لانگی سایز ویفر خورشیدی M6 را مورد توجه قرار داده است؟

کمپانی لانگی معتقد است که ویفرهای خورشیدی سری M6 بهترین تعادل بین کاهش هزینه و سازگاری با سیستم را دارا است. براساس نتایج کمپانی لانگی، قیمت ویفرهای M6 حدود ۰.۰۴۸ دلار به ازای هر عدد بیش‌تر از ویفرهای M2 در سال ۲۰۱۹ است و انتظار می‌رود این مقدار به کمتر از ۰.۰۲۹ دلار در سال ۲۰۲۰ کاهش یابد. با صرف این هزینه اضافه، بکارگیری ویفرهای M6 به‌طور میانگین ۶-۷ درصد از هزینه تجهیزات و اجرای سیستم خورشیدی را در مقایسه با ویفرهای M2 کاهش می‌دهد که منجر به ذخیره پول در حدود ۰.۰۱۲ دلار به ازای هر وات می‌شود.

یکی از دلایل بسیار مهمی لانگی برای توسعه ویفرهای M6، سازگاری آن با سیستم است. این موضوع دارای دو نکته است: سهولت در نصب و مسائل مربوط به الکترونیک قدرت.

در زمینه نصب، وزن پنل‌های خورشیدی ۷۲ سلول با ویفرهای M6 حدود ۳۰ کیلوگرم است که نزدیک به حد بیشینه مطرح شده در راهنمای نصب سیستم‌های خورشیدی است.

در بخش الکترونیک قدرت، باتوجه به افزایش توان خروجی، به‌ویژه با استفاده از سلول‌های خورشیدی دوطرفه، استفاده از ویفرهای M6 منجر به افزایش جریان کاری پنل خورشیدی به حدود ۱۳ آمپر می‌شود که در محدوده میزان بیشینه جریان در اینورترهای رشته‌ای است. پنل‌های خورشیدی با ویفرهای M6 با اینورترهای مرکزی یا سانترال نیز سازگار هستند.

پیشنهاد مطالعه: رکورد جدید جینکو سولار؛ پنل خورشیدی ۵۸۰ واتی

در خط تولید سلول خورشیدی

 کمپانی تولید پنل خورشیدی لانگی مدعی است که ویفرهای M6 با بسیاری از بخش‌های جدید خط تولید سازگار است. آقای شی تیان معاون مدیر واحد کسب‌وکار ویفر سیلکون لانگی اظهار کرده است که این کمپانی اعتقاد به ارتقای جایگاه ویفرهای خورشیدی M6 دارد؛ چراکه اصلاح و تغییر بسیاری از تجهیزات خط تولید سلول‌های خورشیدی از نقطه نظرهای فنی و اقتصادی، قابل قبول است. وی افزوده است که کمپانی لانگی هزارن قطعه از تجهیزات در بخش‌های پایین دستی و بالادستی خط تولید خود را مورد مطالعه قرار داده است و با بسیاری از مشتریان، شرکا و نمایندگان خود درباره سازگاری سایز جدید ویفرهای مورد استفاده در پنل‌های خورشیدی بحث و گفت وگو داشته است و به این نتیجه رسیده است که سری M6، بهترین گزینه است.

 به غیر از تجهیزات بسیار قدیمی، بسیاری از تجهیزات مورد استفاده در خط تولید سلول‌های خورشیدی لانگی با هزینه اندکی با ویفرهای M6 تطابق پیدا می‌کنند. از این رو، می‌توان با حداقل سرمایه‌گذاری برای سازگاری تجهیزات خط تولید، به بهترین میزان کاهش قیمت دست پیدا کرد.

واکنش صنعت سولار به افزایش سایز ویفرهای خورشیدی

بازیگران هر دو بخش صنایع بالادستی و پایین‌دستی تولید سلول‌های خورشیدی، سازگاری ویفرهای M6 را تایید کرده‌اند.

آیکو سولار (Aiko Solar)، یکی از تولیدکنندگان اصلی سلول خورشیدی با ظرفیت تولید سالانه بیش از ۹ گیگاوات، اظهار داشته است که این کمپانی قادر است با سرمایه‌گذاری اندک، خطوط تولید خود را با ویفرهای M6 مطابقت دهد. این اتفاق توسط آیکو سولار رخ داد و این کمپانی، خط تولید کارخانه تیانجین خود را که ظرفیت تولید سالانه ۳.۸ گیگاوات سلول خورشیدی داشت را برپایه ویفرهای M6، اصلاح کرد تا بتواند نیاز مشتریان خود را برطرف کند. علاوه‌براین، آیکوسولار معتقد است که ارسال سلول‌های خورشیدی براساس ویفرهای M6 حدود ۶۰% از تولیدات این کمپانی را در سال ۲۰۲۰ به خود اختصاص می‌دهد که در سال ۲۰۲۱ تا میزان ۹۰% رشد خواهد داشت.

بسیاری از تولیدکنندگان پنل‌های خورشیدی شروع به استفاده از ویفرهای M6 کرده‌اند تا بتوانند توان خروجی محصولات خود را افزایش دهند. بزرگ‌ترین شرکت تولیدکننده سازه و ترکر چینی، آرک‌تک سولار (Arctech Solar)، به‌تازگی مطالعات خود را برروی اثرات بالقوه استفاده از پنل‌های خورشیدی برپایه سلول‌های M6 بر روی سازه‌های نصب پنل‌های خورشیدی، انجام داده است. این شرکت معتقد است که طراحی‌های کنونی سازه‌های تولیدی شرکت، توانایی تحمل وزن پنل‌های خورشیدی جدید را دارد. علاوه‌بر آرک‌تک سولار، کمپانی بزرگ آمریکایی سازنده ترکر خورشیدی، NEXTracker بیان داشته است که از پنل‌های خورشیدی برپایه سلول‌های M6، حمایت می‌کند.

پیشنهاد مطالعه: مروری بر صنعت انرژی خورشیدی چین در سه ماه اول ۲۰۲۰

سرعت بالا در تغییر سایز ویفرهای خورشیدی

انتقال از ویفرهای متداول M2 به ویفرهای جدید M6 با سرعتی بیش از حد تصور در حال وقوع است. در سال ۲۰۲۰ تمامی ظرفیت ۲۳ گیگاواتی تولید سلول خورشیدی و ۲۰ گیگاواتی تولید پنل خورشیدی کمپانی لانگی، برپایه ویفرهای M6 عمل خواهند کرد که به‌معنای نیمی از تولیدات این شرکت است.

شکل ۲: انواع سایز ویفرهای خورشیدی در یک نگاه-منبع (LONGi)

مدیر ارشد یکی از کمپانی‌های برتر تولید پنل خورشیدی اذعان داشته است که نفوذ ویفرهای M6 در بازار فتوولتاییک از ۵۰ درصد در سال ۲۰۲۰ و از حدود ۷۰ درصد تا پایان سال ۲۰۲۱ فراتر خواهد رفت؛ چراکه دیگر شرکت‌ها برای حفاظت از سهم خود در بازار فتوولتاییک باید این روند را پیگیری کنند.

منبع:PV-Magazine