Tecnologia delle celle a quattro tagli: il prossimo codice di efficienza

Risposta rapida: La tecnologia delle celle a quattro tagli divide una cella completa in quattro parti lungo la direzione della barra collettrice, riducendo la corrente che ciascuna parte trasporta e quindi la perdita resistiva nella ribbon e nei fingers. L'industria è passata dalle celle complete a quelle a metà taglio, poi a un terzo di taglio, e il taglio in quattro è il passo successivo nello stesso ragionamento: meno corrente per parte significa ribbon più sottile e resistenza in serie inferiore, il che aumenta la potenza del modulo. I vantaggi sono visibili nelle classificazioni dei moduli — un layout a quattro tagli è stato utilizzato per raggiungere moduli nella classe da 760 W a 770 W, dove il design equivalente a tre tagli si colloca più vicino a 670 W - 680 W. I costi sono più tagli per modulo, più movimentazione e un numero maggiore di giunzioni saldate. Le cifre di pianificazione industriale per la capacità a quattro tagli hanno raggiunto circa 50 GW nei cicli recenti, che è il punto in cui la questione dell'attrezzatura diventa urgente.

Produzione di moduli fotovoltaici · di Jerry, Ooitech

Introduzione

Negli ultimi sei mesi, un termine è comparso sempre più spesso negli ambienti fotovoltaici: celle a quattro tagli.

Tongwei, JinkoSolar, Trina, Chint... un'ondata di giganti del fotovoltaico ha scommesso collettivamente. I nuovi prodotti continuano ad arrivare uno dopo l'altro, e i record di efficienza dei moduli vengono infranti sempre di nuovo.

Alcuni la chiamano una "rivoluzione tecnologica", altri dicono che è solo una "naturale estensione delle celle a metà taglio". Qual è la verità? Perché i grandi attori stanno scommettendo tutti su questa tecnologia? Oggi analizziamo tutto.

Il principio: perché il taglio delle celle è importante

Prima di parlare delle celle a quattro tagli, c'è una domanda fondamentale che merita due minuti di attenzione.

Molti pensano che lo scopo del taglio delle celle sia "migliorare l'efficienza". A rigor di termini, questa affermazione non è del tutto accurata.

Il taglio non migliora l'efficienza della cella, ma migliora la potenza del modulo imballato.

L'efficienza della cella è una questione della cella stessa. Che la tagli o no, l'efficienza di una singola cella non cambia. Ma una volta tagliata in pezzi più piccoli, la corrente diventa più piccola e le perdite resistive di quella corrente sui busbar e sui nastri diminuiscono. Questa energia risparmiata si manifesta infine come un aumento della potenza di uscita del modulo.

Legge di Joule, fisica delle scuole medie: perdita = I²R. Se dimezzi la corrente, la perdita diventa un quarto.

Il motivo per cui la tecnologia a metà taglio si è diffusa negli ultimi cinque anni si riduce a questa relazione matematica incredibilmente semplice.

Il quattro tagli è un'estensione della stessa logica: dimezza di nuovo la corrente e la perdita scende di nuovo a un quarto. Passare da un modulo a metà taglio a uno a quattro tagli offre un guadagno di potenza di circa 10-20W, corrispondente a un miglioramento dell'efficienza di 0,3-0,5 punti percentuali.

Potrebbe non sembrare molto. Ma nell'attuale contesto dei prezzi, quel 0,3 punto percentuale può fare la differenza tra vincere una gara o no.

Perché ora? I driver di mercato

Il principio tecnico delle celle a quattro tagli non è nuovo, se ne discuteva già almeno cinque anni fa. Ma la vera produzione di massa è avvenuta solo negli ultimi sei mesi.

Perché?

Perché le condizioni dal lato della domanda sono cambiate.

Il primo cambiamento è la politica. Il 15 giugno, il Ministero dell'Industria e della Tecnologia dell'Informazione cinese ha pubblicato uno standard di classificazione e gradazione per i moduli fotovoltaici, suddividendoli in quattro livelli in base all'efficienza di conversione, con il livello più basso fissato al 23,4%. Sebbene nominalmente sia uno standard raccomandato, gli appalti delle imprese statali molto probabilmente lo citeranno direttamente. Per i produttori di moduli, questa non è una questione di "se farlo", ma di "farlo o essere eliminati".

Il quattro tagli può essere installato su linee di produzione esistenti, con cicli brevi, bassi investimenti e risultati rapidi. Questo è il primo motore del boom del quattro tagli: è il percorso più veloce per raggiungere la soglia di efficienza sulle linee esistenti.

Il secondo cambiamento è il panorama competitivo. TOPCon la tecnologia sta diventando sempre più omogeneizzata e il divario di efficienza delle celle tra i concorrenti si è ridotto a meno di 0,2 punti percentuali. In questa situazione, l'ottimizzazione del packaging sul lato modulo è diventata uno dei pochi ambiti rimasti in cui creare differenziazione.

In altre parole, lo spazio per spremere acqua sul lato celle è quasi esaurito, e ora è il turno del lato modulo.

La vera sfida: passivazione dei bordi e resa

Detto questo, il quattro tagli non è solo una questione di taglio e basta.

Dopo che una cella viene tagliata in quattro pezzi, l'area del danno sul bordo di taglio è il doppio rispetto alla tecnologia a metà taglio. Se non trattato, questo danno causa una grave ricombinazione dei portatori, che in realtà riduce l'efficienza; la cella tagliata potrebbe finire per essere peggiore di una non tagliata.

Quindi la difficoltà principale del processo del quattro tagli non è il "taglio", ma la passivazione dei bordi successiva.

Oggi ci sono diversi approcci principali: Tongwei utilizza la sua tecnologia di passivazione dei bordi TPE sviluppata internamente, che secondo informazioni pubbliche funziona bene. Altri attori leader hanno ciascuno le proprie soluzioni, ma pochi dettagli vengono divulgati pubblicamente.

La passivazione dei bordi sembra una frase, ma farla è uno sforzo di ingegneria dei sistemi. La scelta del materiale dello strato di passivazione, il controllo dello spessore, l'uniformità, la compatibilità con i successivi processi di imballaggio... ogni passaggio richiede una messa a punto ripetuta. Questo è proprio il motivo per cui le aziende in grado di produrre in massa il quattro tagli sono ancora concentrate tra i pochi leader.

Un altro problema pratico è la resa. Più fine è il taglio, maggiore è il rischio di frammentazione. Un amico in una fabbrica di moduli mi ha detto che il tasso di frammentazione del taglio quadruplo è di 2-3 punti percentuali superiore rispetto al taglio a metà, il che ha un impatto diretto sui costi.

Anche il numero di giunzioni di saldatura è un problema. Un modulo a taglio quadruplo ha il doppio delle giunzioni di saldatura rispetto a uno a metà taglio e quattro volte rispetto a una cella intera. Ogni giunzione di saldatura è un potenziale punto di guasto. Se possa resistere al test di affidabilità a lungo termine di un periodo di garanzia di 25 anni, francamente, non ci sono ancora abbastanza dati operativi reali per rispondere a questa domanda.

Cosa stanno facendo i leader di settore

Cosa stanno facendo le principali aziende fotovoltaiche? Sulla base delle informazioni pubbliche attualmente disponibili:

Tongwei si sta muovendo in modo più aggressivo. La sua serie TNC 3.0 adotta il taglio quadruplo, con una potenza massima che raggiunge i 770W e un'efficienza del 24,8%, collocandosi nel primo livello tra i moduli prodotti in serie. La passivazione dei bordi utilizza la tecnologia TPE sviluppata internamente.

Il Vertex di terza generazione di Trina Solar adotta anch'esso il taglio quadruplo, con una potenza che raggiunge il livello di 760W. Trina ha da tempo una profonda esperienza nell'assemblaggio dei moduli, e questa volta ha tirato fuori tutto il suo arsenale.

Il Tiger Neo 3.0 di Jinko ha scelto anch'esso il taglio quadruplo, a 670W. La strategia di Jinko è sempre stata prudente, non inseguendo parametri estremi ma valorizzando la coerenza nella produzione di massa.

Il percorso di LONGi è diverso. Invece di sovrapporre il taglio quadruplo al TOPCon, LONGi è andato direttamente sulla strada BC, usando l'efficienza intrinseca della tecnologia a contatto posteriore per risolvere il problema. I moduli BC raggiungono 680W in produzione di massa, con un obiettivo di spedizioni per il 2026 superiore a 50GW. Questo è un approccio diverso, che scommette essenzialmente sul vantaggio generazionale di una tecnologia di celle.

L'ASTRON 7 Pro di Chint New Energy adotta anch'esso il taglio quadruplo, a 670W.

Da questi prodotti si può vedere una divergenza interessante: la maggior parte delle aziende sceglie di sovrapporre il taglio quadruplo alle linee TOPCon esistenti per "prolungarne la vita", mentre LONGi sceglie di saltare questo passaggio e scommettere direttamente su BC. Quale strategia alla fine vincerà, è troppo presto per concludere.

Vantaggi reali per i proprietari di centrali elettriche

Per gli investitori e i proprietari di centrali elettriche, i moduli a taglio quadruplo offrono due vantaggi pratici.

Innanzitutto, migliori prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione. I moduli a quattro tagli hanno una corrente operativa inferiore, quindi in scenari di luce debole come al mattino presto, alla sera, nelle giornate nuvolose e in inverno, la perdita di generazione è minore. Non sottovalutare questa differenza: quando convertita in guadagni di generazione annuale, l'impatto sul ritorno sull'investimento è molto reale.

In secondo luogo, maggiore resistenza all'ombreggiamento. Il circuito interno di un modulo a quattro tagli è suddiviso in stringhe più fini, quindi quando è parzialmente ombreggiato (ombre di alberi, escrementi di uccelli, accumulo di polvere), l'impatto sulla produzione dell'intero modulo è minore. Questo è particolarmente significativo per gli scenari distribuiti su tetto, dove le condizioni di ombreggiamento tendono a essere complesse.

Naturalmente, il compromesso è un prezzo del modulo leggermente più alto. Ma considerando i guadagni di generazione derivanti dall'efficienza migliorata, il costo livellato dell'elettricità (LCOE) è molto probabilmente migliore.

Prospettive: una scelta pragmatica per la finestra attuale

Ecco alcuni giudizi personali, per riferimento.

Nel breve termine, il quattro tagli diventerà una mossa standard per il campo TOPCon. Con lo standard di classificazione dell'efficienza del Ministero in vigore, nessun aggiornamento significa nessuna qualifica per le gare, un vincolo rigido. È previsto che dalla seconda metà del 2026 fino al 2027, le linee TOPCon delle aziende leader completeranno in gran parte l'aggiornamento a quattro tagli.

Nel medio termine, man mano che i processi maturano e le rese migliorano, il sovrapprezzo del quattro tagli si ridurrà gradualmente. Entro il 2027-2028, il divario di prezzo tra moduli a quattro tagli e non a quattro tagli potrebbe ridursi a un livello trascurabile. A quel punto passerà dall'odierna "opzione premium" a una "configurazione di base".

Nel lungo termine, il quattro tagli è molto probabilmente una soluzione transitoria. L'iterazione tecnologica nell'industria fotovoltaica non si ferma mai, e potrebbero emergere nuove strutture di celle o metodi di imballaggio che rendono irrilevante la questione di "quanti tagli".

Ma questo è un discorso per dopo.

In questa finestra attuale, il quattro tagli è la scelta più pragmatica. L'investimento è controllabile, i risultati sono rapidi, non blocca una rotta e risolve il problema immediato.

Nell'ambiente odierno in cui i prezzi dei moduli sono stati spinti sotto 1 yuan/W, la tecnologia che può aumentare l'efficienza e vincere le gare nel modo più rapido e affidabile è la buona tecnologia.

Nessuna interruzione necessaria, nessuna rivoluzione necessaria.

Abbastanza buono, utile e pronto all'uso immediato, questo è sufficiente.

Il Punto di Vista di Ooitech

Ooitech crede: la tecnologia delle celle a quattro tagli è attualmente il percorso più pragmatico, a basso costo e ad azione rapida per i produttori di moduli per soddisfare i crescenti standard di efficienza e rimanere competitivi nella gara d'appalto.