Tecnologia delle celle a quattro tagli: il prossimo codice di efficienza nell'industria fotovoltaica

Introduzione

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

Tongwei, JinkoSolar, Trina, Chint... un'ondata di giganti del fotovoltaico ha scommesso collettivamente. I lanci di nuovi prodotti si susseguono uno dopo l'altro e i record di efficienza dei moduli vengono infranti sempre più spesso.

Alcuni lo 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 insieme su questa tecnologia? Oggi analizziamo tutto.

Il principio: perché tagliare le celle è importante

Prima di parlare delle celle a quattro tagli, c'è una domanda fondamentale che vale la pena dedicare due minuti.

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 assemblato.

L'efficienza della cella è affare 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 sulle barre collettrici 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 four-cut è un'estensione della stessa logica: dimezzare ulteriormente la corrente e la perdita scende ancora a un quarto. Aggiornare un modulo da half-cut a four-cut 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 o perdere una gara d'appalto.

Perché Ora? I Driver di Mercato

Il principio tecnico delle celle four-cut 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 normativo. Il 15 giugno, il Ministero dell'Industria e della Tecnologia dell'Informazione cinese ha pubblicato uno standard di classificazione 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, non è una questione di "se farlo", ma di "farlo o essere eliminati".

Il four-cut può essere retrofitato sulle linee di produzione esistenti, con cicli brevi, basso investimento e risultati rapidi. Questo è il primo driver del boom del four-cut: è il percorso più veloce per raggiungere la soglia di efficienza sulle linee esistenti.

Il secondo cambiamento è il panorama competitivo. La tecnologia TOPCon sta diventando sempre più omogenea e il divario di efficienza delle celle tra i vari attori si è ridotto a meno di 0,2 punti percentuali. In questa situazione, l'ottimizzazione del packaging a livello di modulo è diventata uno dei pochi ambiti rimasti per creare differenziazione.

In altre parole, lo spazio per spremere acqua a livello di cella si è quasi esaurito, e ora tocca al modulo.

La Vera Sfida: Passivazione dei Bordi e Resa

Detto questo, il four-cut non è solo una questione di tagliare e basta.

Dopo che una cella viene tagliata in quattro pezzi, l'area di danno sul bordo di taglio è doppia rispetto alla tecnologia half-cut. Se non trattato, questo danno causa una grave ricombinazione dei portatori, che di fatto riduce l'efficienza; la cella tagliata potrebbe finire per essere peggiore di una non tagliata.

Quindi la difficoltà principale del processo del four-cut non è il "taglio", ma la successiva passivazione dei bordi.

Oggi esistono diversi approcci mainstream: Tongwei utilizza la sua tecnologia di passivazione dei bordi TPE sviluppata internamente, che secondo informazioni pubbliche offre buone prestazioni. Altri leader hanno ciascuno le proprie soluzioni, ma pochi dettagli vengono divulgati pubblicamente.

La passivazione dei bordi sembra una frase semplice, ma realizzarla 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 processi di confezionamento successivi... ogni passaggio richiede una regolazione ripetuta. Questo è proprio il motivo per cui le aziende in grado di produrre in serie il taglio quadruplo sono ancora concentrate tra 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 superiore del 2-3% rispetto al mezzo taglio, il che ha un impatto diretto sui costi.

Anche il numero di giunti di saldatura è un problema. Un modulo a taglio quadruplo ha il doppio dei giunti di saldatura rispetto a un mezzo taglio e quattro volte rispetto a una cella intera. Ogni giunto 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

Cosa stanno facendo le aziende leader nel fotovoltaico? Sulla base delle informazioni pubbliche attualmente disponibili:

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

La Vertex di terza generazione di Trina Solar adotta anch'essa il taglio quadruplo, con una potenza che raggiunge il livello di 760W. Trina ha da tempo una profonda esperienza nel confezionamento dei moduli e questa volta ha messo in campo tutto il suo arsenale.

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

Il percorso di LONGi è diverso. Invece di sovrapporre il taglio quadruplo al TOPCon, LONGi è andata direttamente sulla via BC, utilizzando l'elevata 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 via tecnologica delle celle.

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

Da questi prodotti si può osservare una divergenza interessante: la maggior parte delle aziende sceglie di sovrapporre il taglio quadruplo sulle linee TOPCon esistenti per "prolungarne la vita", mentre LONGi sceglie di saltare questo passaggio e puntare direttamente sul BC. Quale strategia vincerà alla fine? È troppo presto per concluderlo.

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.

Primo, migliori prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione. I moduli a taglio quadruplo hanno una corrente operativa inferiore, quindi in scenari di luce debole come alba, tramonto, giornate nuvolose e inverno, la perdita di generazione è minore. Non sottovalutate questa differenza: quando convertita in guadagni annuali di generazione, l'impatto sul ritorno sull'investimento è molto reale.

Secondo, maggiore resistenza all'ombreggiamento. Il circuito interno di un modulo a taglio quadruplo è suddiviso in stringhe più fini, quindi quando parzialmente ombreggiato (ombre di alberi, escrementi di uccelli, accumulo di polvere), l'impatto sulla resa dell'intero modulo è minore. Questo è particolarmente significativo per gli scenari distribuiti su tetto, dove le condizioni di ombreggiamento tendono ad 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 taglio quadruplo 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 d'appalto, un vincolo duro. È previsto che dalla seconda metà del 2026 fino al 2027, le linee TOPCon delle aziende leader completeranno in gran parte l'aggiornamento al taglio quadruplo.

Nel medio termine, con la maturazione dei processi e il miglioramento delle rese, il premio di costo del taglio quadruplo si ridurrà gradualmente. Entro il 2027-2028, il divario di prezzo tra moduli a taglio quadruplo e non potrebbe ridursi a un livello trascurabile. A quel punto passerà dall'essere un'"opzione premium" di oggi a una "configurazione di base".

Nel lungo termine, il taglio quadruplo 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 incapsulamento che rendono irrilevante la questione di "quanti tagli".

Ma questa è una questione per dopo.

In questa finestra attuale, il taglio quadruplo 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 scesi sotto 1 yuan/W, la tecnologia che può aumentare l'efficienza e vincere le gare d'appalto più velocemente e in modo più affidabile è la buona tecnologia.

Nessuna interruzione necessaria, nessuna rivoluzione necessaria.

Abbastanza buono, utile e pronto per l'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 gli standard di efficienza crescenti e rimanere competitivi nelle gare d'appalto.