Solar PV Modules Size is what matters ? (Part: 1)

มีแนวโน้มการเพิ่มขนาดแผ่นเวเฟอร์ของเซลล์แสงอาทิตย์ จะมีผลต่อความยาวของแผ่นโมดูลอย่างไร? เมื่อเปรียบเทียบกับความกว้างของแผ่น ปัจจุบันความยาวแผ่นเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด เมื่อแผ่นเวเฟอร์มีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อเทียบกับการขยายตัวในแนวนอน ในขณะที่เซลล์รุ่นใหม่มีขนาด 210 mm. (ปัจจุบันมีขนาด 156.75 mm, 182 mm, 210 mm)

KEY TAKEAWAYS ประเด็นสำคัญ

• ขนาดแผ่นเวเฟอร์มาตรฐานมีขนาด 156 มม. ได้มีการเพิ่มขนาดขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาส่งผลให้ขนาดของโมดูลเพิ่มขึ้น

• การจำหน่ายแผ่นเวเฟอร์ 156.75 มม. ในเชิงพาณิชย์ในปี 2560 เป็นก้าวแรกในการเพิ่มขนาดแผ่นเวเฟอร์ โดยความยาวโมดูลเพิ่มขึ้น 48 มม. และความกว้าง 4 มม.

• ความยาวเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อแผ่นเวเฟอร์มีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อเทียบกับการขยายตัวในแนวนอน ในขณะที่การกำหนดค่า 60 เซลล์ต่อแผ่น เมื่อขนาดแผ่นเวเฟอร์ใหญ่เป็น 210 มม.

• โมดูลที่ใช้รูปแบบเวเฟอร์ M6 Format มีพื้นที่ผิวทั่วไป 2.24 ตร.ม. แต่สำหรับ M10 Format  จะมีพื้นที่ผิวประมาณ 2.56 ตร.ม. และ G12 Format จนถึงขณะนี้ มาในสองขนาดโมดูลประมาณ 2.41 ตร.ม. และ 83 ตร.ม.

การเพิ่มขนาดเวเฟอร์จะเพิ่มกำลังของ PV โมดูล แต่จะทำให้ PV โมดูลมีขนาดใหญ่ขึ้นด้วย เนื่องจากขนาดของแผ่นเวเฟอร์เพิ่มขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมา นับตั้งแต่ปี 2018 ขนาดโมดูลก็เริ่มเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ขนาดแผ่นเวเฟอร์ 156 มม. ซึ่งเป็นมาตรฐานมานานกว่าทศวรรษ โดยทั่วไปส่งผลให้พื้นที่โมดูล 1.95 ตร.ม. ในรูปแบบการกำหนดค่าโมดูลจำนวน 72 เซลล์ LONGi เป็นผู้ผลิตแผ่นเวเฟอร์รายใหญ่ที่สุดของโลกได้จำหน่ายแผ่นเวเฟอร์ขนาด 156.75 มม. หรือที่เรียกว่าฟอร์ม M2 ในปี 2017 โดยความยาวขนาดแผ่นเวเฟอร์ที่เพิ่มขึ้น 0.75 มม. ได้เพิ่มความยาวโมดูลทั่วไปขึ้น 48 มม. และความกว้าง 4 มม. ซึ่งสอดคล้องกับพื้นที่โมดูล 2 ตารางเมตร

การเพิ่มขนาดเวเฟอร์ครั้งต่อมาเกิดขึ้นในปี 2018 Jinko Solar เปิดตัวโมดูล Cheetah โดยใช้เวเฟอร์สี่เหลี่ยมจัตุรัสเต็ม 158.75 มม. ที่เรียกว่าฟอร์ม G1 และโมดูลเหล่านี้มีพื้นที่ 2.05 ตารางเมตร โมดูลที่ใช้แผ่นเวเฟอร์เหล่านี้มีขนาดทั่วไป 2,004 x 996 มม. ในช่วงเวลาเดียวกัน ผู้ผลิตโมดูลไม่กี่รายเช่น LG ใช้รูปแบบเวเฟอร์ขนาดใหญ่อีกรูปแบบหนึ่งที่เรียกว่าฟอร์ม M4 ขนาด 161.75 มม. โมดูลดังกล่าวมีพื้นที่ผิวโมดูล 2.11 ตารางเมตร

Canadian Solar เปิดตัวโมดูลที่ใช้เวเฟอร์ขนาด 166 มม. และใช้เทคโนโลยี PERC และ MBB ในปี 2019 โมดูลที่ใช้รูปแบบเวเฟอร์ M6 มีพื้นที่ผิวทั่วไป 2.24 ตารางเมตร ภายใน 3 เดือนหลังจากโมดูลเชิงพาณิชย์ที่มี M6 ออกสู่ตลาด ผู้ผลิตแท่ง/เวเฟอร์โมโนของจีนชื่อ Tianjin Zhonghuan Semiconductor (TZS) ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์เวเฟอร์ขนาด 210 มม. ซึ่งท้ายที่สุดเรียกว่าฟอร์ม G12 เนื่องจากมีรูปแบบสี่เหลี่ยมจัตุรัสเต็ม

เพียง 4 เดือนหลังจากการเปิดตัว 210 มม. ในเดือนธันวาคม 2019 Risen Energy เป็นคนแรกที่เปิดตัวโมดูลขนาด 500 W+ โดยใช้เวเฟอร์ขนาดใหญ่กว่าเหล่านี้ โมดูลดังกล่าวในรูปแบบจำนวน 50 เซลล์มีพื้นที่ผิวทั่วไป 2.41 ตารางเมตร ขณะนี้ กลุ่มบริษัทผู้ผลิตรวมกำลังกันผลักดันขนาดกลาง 182 มม. ซึ่งเรียกว่าฟอร์ม M10 โมดูลเหล่านี้มีความยาว 2,256 มม. และกว้าง 1,133 มม. มีพื้นที่ผิว 2.56 ตารางเมตร

ในขณะที่เวเฟอร์ขนาดใหญ่ส่วนใหญ่จะส่งผลต่อความยาวของโมดูลอย่างชัดเจนมากกว่าความกว้าง แต่การกำหนดค่าจำนวน 60 เซลล์ของโมดูลตามมาตรฐานขนาด 210 มม. ถือเป็นข้อยกเว้น โมดูลเหล่านี้มีความกว้าง 1,303 มม. และความยาว 2,172 ทำให้มีพื้นที่ผิว 2.83 ตารางเมตร

Remark: การเปลี่ยนขนาดเซลล์ใหญ่ขึ้นจาก 182 mm เป็นขนาด 210 mm ของหลายผลิตภัณฑ์ในปัจจุบัน Thai Energy Training ทราบว่ามีผลกระทบกับการออกแบบของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ การจะเลือกใช้ผลิตภัณฑ์รุ่นใหม่ต้องทำความเข้าใจกับพารามีเตอร์ต่างๆ ของแผงยี่ห้อนั้นๆ ด้วย www.thaienergytraining.com  

Solar Cell Wafer Sizes ขนาดโซล่าร์เซลล์เวเฟอร์ (Part 2)

แผ่นเวเฟอร์พลังงานแสงอาทิตย์และขนาดเซลล์แสงอาทิตย์ M0, M1, M 2, M3, M4, M5, M6, M12

M0, M1, M2, M3, M4, M5, M6 และ M12 เป็นเวเฟอร์ขนาดต่างๆ ของมาตรฐานที่ใช้ในกระบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ ทำไมขนาดเวเฟอร์จึงสำคัญ? ความต้องการแผ่นเวเฟอร์เพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา อันเนื่องมาจากการผลิตและปริมาณการขายที่เพิ่มขึ้นของระบบ PV สมาร์ทโฟน และอื่นๆ การเพิ่มขนาดแผ่นเวเฟอร์ทำให้สามารถผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ได้มากขึ้นจากแผ่นเวเฟอร์เพียงแผ่นเดียว ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและประสิทธิผลของแผ่นเวเฟอร์

Thin Silicon Wafers Sizes เวเฟอร์ซิลิคอนแบบขนาดบาง

แผ่นเวเฟอร์เป็นวัสดุเริ่มต้นในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึก ซึ่งมีความหนาเพียง 200 µm เท่านั้น มีการปรับเปลี่ยนมากมายในช่วงหลายปีที่ผ่านมา โดยมีขนาดแผ่นเวเฟอร์ใหม่จำนวนนับไม่ถ้วนปรากฏอยู่ในท้องตลาด เวเฟอร์มักจะวัดเป็นนิ้ว แต่ปัจจุบันการวัดเป็นมิลลิเมตรใช้เพื่ออธิบายขนาดเวเฟอร์ ขนาดเวเฟอร์ซิลิคอนแบบกำหนดเองอื่นๆ ขึ้นอยู่กับความต้องการของแต่ละบริษัท

History of Wafer Sizes ประวัติขนาดเวเฟอร์        

โมดูลแรกที่มีขนาดพลังงาน 48 วัตต์ปรากฏขึ้นในปี 2526 โดยใช้เซลล์ 36 เซลล์ที่มีขนาด 100 x 100 มม. หลังจากนั้นใช้เซลล์จำนวนมากที่มีขนาดต่างๆ กัน โดยเริ่มจาก 100 x 100 มม. ซึ่งใช้ในปี 2539 ขนาดเซลล์นี้มีจำหน่ายในท้องตลาดจนถึงประมาณปี พ.ศ. 2539 ขนาดอื่นๆ เช่น 125 x 125 มม. จึงกลายเป็นขนาดมาตรฐานเป็นเวลาหลายปี ตามมาด้วยแผ่นเวเฟอร์ขนาด 156 มม. ที่กำหนดมาตรฐานมานานกว่า 10 ปี สำหรับขนาดโมดูล 156 คำว่า "M0" ขนาดเวเฟอร์ถูกกำหนดไว้แล้ว ต่อมาสิ่งนี้ถูกแทนที่ด้วยการเปิดตัวที่เปลี่ยนแปลงใหม่เป็นของขนาด 156.75 มม. M2 อย่างต่อเนื่อง หากไม่มีการเพิ่มขนาดโดยรวมของโมดูลเซลล์ 60 เซลล์ เวเฟอร์ M2 สามารถเพิ่มกำลังของโมดูลได้มากกว่า 5 Wp ซึ่งเป็นการเพิ่มขึ้นอย่างมากสำหรับราคาต่อวัตต์ที่สามารถแข่งขันได้ ดังนั้นจึงกลายเป็นกระแสหลักและได้คงสถานะนั้นไว้เป็นเวลาหลายปี การเปลี่ยนจากขนาด 156 มม. x 156 มม. ไปเป็นรูปแบบที่ใหญ่กว่าคือ 156.75 มม. x 156.75 มม. มีการผลิตจำนวนมากเริ่มต้นขึ้นในปี 2559 ซึ่งรูปแบบเก่า 6” (156 มม. x 156 มม.) ที่เรารู้จักทั้งหมดคาดว่าจะหายไปจากตลาดโดยสิ้นเชิงภายในสิ้นปี 2562 ตามการสำรวจของ ITRPV ฉบับปี 2019 ตัวอย่างเช่น ตัวแปร M3 ได้รับการขยายอีกครั้งเพิ่มขึ้น 2 มม. เป็นขนาดรวม 158.75 มม. และเวเฟอร์ M4 เป็น 161.7 มม. และส่วนใหญ่ใช้สำหรับโมดูล n-Type bifacial  ในตอนท้ายของรุ่นอื่นที่เปิดตัวในตลาดคือ M6 โดย M6 มีขนาดเวเฟอร์ 166 มม. และส่งผลให้โมดูลมีขนาด 1776 x 1052 มม. สำหรับตัวที่เปลี่ยนแปลงเป็นแบบครึ่งเซลล์

Market share of different Wafer Sizes ส่วนแบ่งการตลาดของเวเฟอร์ขนาดต่างๆ

ปัจจุบันรูปแบบ M3 กำลังกลายเป็นหน่วยวัดมาตรฐานในกลุ่มโมดูลในยุโรป อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตเซลล์และโมดูลรายอื่นๆ ยังคงต้องรวมรุ่น M6 ไว้ในพอร์ตโฟลิโอ นอกเหนือจาก M2 และ M3 แม้แต่ตอนนี้บางบริษัทก็กำลังเปิดตัวรุ่น 210 มม. ที่เรียกว่า M12 กำลังดำเนินการทั้งหมดเพื่อผลักดันผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพสูงเข้าสู่ตลาดหลักที่มีปริมาณมาก

 -------------------