Od koncepcji do masowej produkcji: historia ultracienkich płytek firmy Risen Energy
NINGBO (Chiny), 11 marca 2026 r. /PRNewswire/ -- W związku z trwającymi dyskusjami na temat „fotowoltaiki kosmicznej” w branży wielokrotnie podkreśla się kilka kluczowych cech technicznych: lekkość konstrukcji, wysoką moc wyjściową, odporność na promieniowanie i długoterminową niezawodność. Wymagania te w naturalny sposób kierują uwagę na podstawową technologię, która od dawna była rozwijana i która już została wdrożona na dużą skalę - zastosowanie ultracienkich płytek krzemowych w ogniwach słonecznych z heterozłączem (HJT).
Dzisiaj, gdy ponownie analizowana jest biała księga opublikowana przez Risen Energy zatytułowana „HJT Hyper-ion: biała księga dotycząca rozwoju i zastosowań przemysłowych ultracienkich płytek krzemowych”, widać, że wiele pomysłów pojawiających się obecnie na froncie badań było już zawartych w praktycznej logice inżynieryjnej opisanej w tym dokumencie. Ten kompleksowy zapis z frontu masowej produkcji może zaoferować branży perspektywę łączącą wiedzę techniczną i praktyczne wsparcie.
1. Dlaczego „cienkie”? Nieunikniony wybór wynikający z charakteru struktury
W białej księdze wyraźnie wskazane jest, że w strukturze kosztów ogniw słonecznych HJT największy udział mają płytki krzemowe - 55%. Dlatego też zmniejszenie grubości płytek jest najbardziej bezpośrednią i skuteczną metodą obniżenia kosztów. Jednak uzasadnienie wykracza poza kwestie ekonomiczne. Jest ono zasadniczo związane z charakterem samej technologii HJT.
Cały proces produkcji niskotemperaturowej HJT (<200°C) oraz w pełni symetryczna struktura ogniwa sprawiają, że płytki można poddawać znacznie „delikatniejszej” obróbce, co znacznie zmniejsza ryzyko związane z wypaczaniem się płytek i ich pękaniem, wynikające z procesów wysokotemperaturowych i asymetrycznych naprężeń charakterystycznych dla technologii PERC i TOPCon. W tym sensie ultracienkie płytki nie są jedynie kompatybilne z HJT - stanowią one nieodłączną zaletę technologii HJT i jeden z kluczowych czynników umożliwiających jej szersze zastosowanie w przyszłości.
2. Jak „cienkie” może być niezawodne? Systematyczna równowaga między wydajnością, rentownością i wytrzymałością mechaniczną
Przeprowadzono serię badań i praktycznych testów, koncentrując się na wydajności, poziomie rentowności produkcji i wytrzymałości mechanicznej:
2.1 Kompromisy w zakresie wydajności
Wyniki eksperymentów, zgodne z ustaleniami zawartymi w literaturze branżowej, ujawniają interesującą zależność typu „huśtawka”: podczas gdy prąd zwarcia (Jsc) maleje wraz ze zmniejszeniem grubości płytek, napięcie obwodu otwartego (Voc) wzrasta. Współczynnik wypełnienia (FF) pozostaje względnie stały. W określonej fazie stabilizacji ogólny spadek wydajności ogniwa jest minimalny i akceptowalny. Zakres stabilizacji różni się w zależności od technologii ogniw. W przypadku firmy Risen Energy ogniwa HJT Hyper-ion produkowane z płytek o grubości 110 μm osiągnęły już średnią wydajność na poziomie 26,4%, a najlepsze partie produkcyjne przekroczyły 26,6%. Wyniki te pokazują, że w przypadku technologii HJT odpowiednie zmniejszenie grubości płytek nie wpływa negatywnie na górną granicę wydajności.
2.2 Optymalizacja produkcji
Przeprojektowana konfiguracja kasety na płytki, zastępuje wkładanie poziome wkładaniem pionowym, jednocześnie optymalizując wszystkie powiązane procesy automatyzacji i transferu w całej linii. Wyniki pokazują stabilną wydajność utrzymującą się powyżej 99,5% przy wskaźniku fragmentacji poniżej 0,25%, co dowodzi, że wyzwania produkcyjne związane ze zmniejszeniem grubości płytek można pokonać poprzez systematyczne innowacje procesowe i sprzętowe.
2.3 Odkrycie na nowo wytrzymałości mechanicznej
Testy porównawcze wykazały, że ogniwa PERC o grubości 150 μm i ogniwa TOPCon o grubości 130 μm uległy pęknięciu podczas testu zginania. Jednak po zmniejszeniu grubości poniżej 100 μm ogniwa wykazały się doskonałą elastycznością. Ogniwa HJT charakteryzują się wyjątkową elastycznością, co stwarza nowe możliwości w zakresie lekkich modułów i zastosowań w specjalnych warunkach środowiskowych.
3. Na ziemi i w kosmosie: coraz cieńsze rozwiązania
Obecne produkty HJT Hyper-ion do elektrowni naziemnych, produkowane na dużą skalę, wykorzystują w pełni płytki krzemowe o grubości 110 μm i ogniwa słoneczne o grubości około 95 μm. Przy takiej grubości udało się osiągnąć optymalną równowagę między wydajnością, rentownością i niezawodnością przy znacznym obniżeniu kosztów. To jednak tylko jeden z aspektów możliwości technicznych.
Warto zauważyć, że w przypadku zastosowań fotowoltaicznych w kosmosie, gdzie wymagany jest wyjątkowo wysoki stosunek mocy do masy, ogniwa słoneczne muszą mieć zazwyczaj grubość 70 μm lub nawet mniej. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w technologii ultracienkich płytek HJT firma Risen Energy opracowała technologię produkcji ogniw o grubości poniżej 70 μm.
4. Jak sprawić, by „cienkie” działało skutecznie? Innowacje systemowe od ogniwa do modułu
Tradycyjne lutowanie w wysokiej temperaturze nie jest już odpowiednie dla tak cienkich ogniw. Aby sprostać temu wyzwaniu, firma Risen Energy opracowała pionierską technologię łączenia ogniw HJT bez naprężeń Hyper-link. Technologia ta, chroniona ponad 50 wyłącznymi patentami, pozwala uniknąć naprężeń termicznych związanych z lutowaniem, idealnie dopasowując się do niskotemperaturowych właściwości HJT i fizycznych właściwości ultracienkich ogniw.
Innowacja ta przeszła rygorystyczne testy niezawodności, znacznie przewyższające normy IEC: obciążenie statyczne 5400 Pa, 10 000 cykli obciążenia dynamicznego, 2000 godzin wilgotnego ciepła (DH2000), 400 cykli termicznych (TC400) i inne przyspieszone testy starzenia. Wyniki potwierdziły, że moduły Hyper-ion wykorzystujące ultracienkie płytki i technologię Hyper-link wykazują spadek mocy znacznie poniżej standardowych wymagań.
5. Zintegrowane badania i rozwój
Analizując proces tworzenia ultracienkich płytek, można stwierdzić, że kluczowe znaczenie mają nie tylko poszczególne przełomowe osiągnięcia technologiczne, ale także zintegrowane innowacje w zakresie płytek, ogniw i modułów. Technologia zmniejszania grubości płytek, metalizacja o niskiej zawartości srebra, ogniwa bez szyn zbiorczych i technologie Hyper-link łączą się jak elementy układanki w ramach ujednoliconego projektu, tworząc ostatecznie pełną konkurencyjność produktów Hyper-ion.
Historia ultracienkich płytek firmy Risen Energy zaczęła się, gdy firma postanowiła odpowiedzieć na potrzeby przemysłu związane z obniżaniem kosztów. Sukces osiągnęła dzięki szacunkowi dla istoty technologii i zaangażowaniu w systematyczne innowacje. Firma ma nadzieję, że dzięki ponownemu przyjrzeniu się tej białej księdze i jej udostępnieniu pokaże, na jakim etapie są jej przemyślenia i praktyka przemysłowa. Firma chce też współpracować z partnerami z całej branży, bo wierzy, że dzięki temu technologia fotowoltaiczna będzie lżejsza, mocniejsza i bardziej kreatywna niż kiedykolwiek wcześniej.
Źródło: Risen Energy Co., Ltd
