製品紹介

太陽光発電用ウェーハの開発を追ってきた方ならご存知の通り、太陽電池ウェーハの辺長は100mmから125mm、156mmへと拡大し、現在では210mmにまで達しています。

太陽光発電産業の成熟に伴い、ウェーハサイズはますます大きくなっていることが明確にわかります。では、より大きなウェーハサイズは太陽光発電産業チェーン全体にどのような影響を与えるのでしょうか？また、これらのサイズ変更は実際に何に基づいているのでしょうか？

太陽光発電産業チェーンへの影響

1) ウェーハメーカー

より大きなウェーハサイズは、ウェーハ企業がシリコン材料、結晶引き上げ、スライシングという3つの主要コストを削減するのに役立ちます。

ウェーハ製造の中核設備（単結晶炉やスライシングマシンなど）は通常、「1時間あたりのバッチ数」または「1シフトあたりのスライス数」で測定されます。サイズが大きいほど、1炉または1台の機械で1回の運転でより多くのウェーハを生産できます。例えば、210mmウェーハの面積は156mmウェーハの約1.82倍であるため、スライシング歩留まりが同じであれば、1台のスライシングマシンの1時間あたりの生産量は80%以上増加する可能性があります。

設備減価償却費、エネルギー消費、人件費などの固定費がより大きなウェーハ面積に分散されるため、ウェーハ1枚あたりの非シリコンコスト（電気代や材料費など）が顕著に低下します。業界データによると、156mmから210mmへのアップグレードにより、ウェーハ段階の非シリコンコストを約20%～30%削減できます。

2) セルメーカー

より大きなウェーハはセルの「エッジロス」を低減します。ウェーハ面積が大きいほど、無効なエッジ領域の割合が低くなるためです。

セル生産の「ライン速度」は基本的に固定されています（PECVDやスクリーン印刷のサイクルタイムなど）。そのため、サイズが大きくなると、1つの生産ラインあたりのセル出力が比例して増加し、セルあたりの銀ペーストやターゲットなどの消耗品コストが低下します。例えば、210mmセルの銀ペースト消費量は182mmセルの約1.3倍ですが、面積は1.82倍大きいため、ワットあたりの銀ペーストコストは実際には約28%低下します。

3) モジュールメーカー

より大きなウェーハから作られたセルはモジュールサイズを大きくせざるを得ず、モジュールメーカーはパッケージングコストを削減し、より高い出力密度を実現できます。

モジュールパッケージングの主要コストは、ガラス、封止材、フレーム、ジャンクションボックスなどの補助材料と、ストリングやラミネーションなどの工程の人件費や設備費です。サイズが大きくなると、ワットあたりの補助材料の使用量が減り、ワットあたりの人件費も削減されます。

4) 発電所投資家

大型モジュールはより高い出力密度を実現できます（例えば、210Rセルモジュールは600W+に達し、210セルから作られた700W+モジュールはすでに量産されています）。これにより、発電所に必要なモジュール数、架台の量、ケーブル長が削減され、発電所投資家のコストを間接的に低減します。

ウェーハサイズの継続的な拡大は、本質的にはウェーハメーカー、セル検査、モジュールメーカー、発電所投資家など多くの関係者による「コスト削減と効率向上」の協調的なアップグレードです。生産単位サイズを拡大し、単位コストを下げることで、その恩恵がチェーンに沿って下流に波及します。

技術パラメータ

技術的優位性

• より大きなウェーハは、製造段階でのシリコン材料、結晶引き上げ、スライスコストを低減します

• 156mmから210mmに移行すると、単一のスライス機の1時間あたりの出力が80%以上向上します

• 156mmから210mmにアップグレードすると、ウェーハ段階の非シリコンコストが約20%～30%削減できます

• エッジ損失の低減と1ワットあたりの銀ペーストコストの削減（210mmセルで約28%低減）

• 高電力密度モジュールにより、必要なモジュール数、架台構造、ケーブル長が削減されます

製品用途

太陽電池ウェーハ開発の歴史

太陽電池ウェーハは元々半導体単結晶材料に由来するため、太陽光発電業界は長い間、半導体ウェーハサイズの6インチと8インチ（直径）に従ってきました。これは、辺長でいわゆる5インチウェーハ（125mm）と6インチウェーハ（156mm）に相当します。

太陽光発電業界の成長とウェーハ・セルの需要増加、および国内の結晶引き上げ、スライス、セル製造装置の進歩に伴い、5インチウェーハ（125mm）は徐々に太陽電池チェーンから姿を消しました。2012年以降、一部の特殊なセルメーカーを除き、125mmウェーハは基本的に市場から排除されました。

156mm（8インチ結晶成長）ウェーハが主流サイズになりました。その後、業界は8インチ結晶成長プラットフォーム上で小幅な拡大を試み始めました。2013年末、中環（Zhonghuan）や隆基（Longi）を含む5社が共同でM1（156.75-φ205mm）およびM2（156.75-φ210mm）ウェーハ規格を発表しました。モジュールサイズを変更せずに、M2はウェーハ面積を2.2%拡大し、モジュール出力を5W以上向上させ、すぐに業界の主流となり、数年間安定しました。

その後、主要なウェーハメーカーはM1およびM2をベースに技術アップグレードを実施し、ウェーハのエッジ長を158.75mm、161.7mm、166mmなどに拡大し続けました。158.75mmウェーハの利点は、既存の全内部能力を低コストで技術改造によりアップグレードできることです。非常に古いセル工場でも、1GWあたりの改造コストは許容範囲内に収まりました。

166.00mmウェーハの利点は、その面積がM2より12.22%大きく、このウェーハを使用した72セルタイプのモジュールは420～430Wに達する可能性があることです。同時に、このサイズは既存設備の能力限界に近いが超えておらず、改造コストは管理可能な範囲に留まりました。

156mmから166mmまで、この段階のすべてのメーカーは、既存の8インチ結晶成長プラットフォーム上で技術アップグレードを通じてウェーハ面積を拡大していました。

2019年8月、中環（Zhonghuan）は飛躍的な進歩を遂げ、エッジ長210mmのG12単結晶ウェーハをリリースし、半導体ウェーハのサイズ仕様を太陽光発電に直接適用しました。目標は、より大きなウェーハを通じてモジュール出力の飛躍的な向上と製造コストのさらなる削減を達成することでした。しかし当時、210ウェーハは太陽光発電チェーンにおいて上流・下流の産業サポートがほとんどなく、業界の大半は210に対して懐疑的でした。

2019年、210ウェーハの最も初期の採用者である天合光能（Trina）と中環（Zhonghuan）は、次世代の新しいモジュール製品をリリースしました。210ウェーハの50バージョンに基づき、最大出力は500Wに達し、これは太陽光発電業界で初の500W製品でもありました。当時の太陽光発電ガラスの仕様に制限され、モジュールは6列のセルにできず、奇数の5列のみ可能であり、奇数列のレイアウトはモジュールがフライワイヤー設計を採用する必要がありました。また、当時のインバーター電流の制限により、セルは業界で主流のハーフカットを使用できず、サードカット（3分割）のみ可能でした。

中環（Zhonghuan）の210エッジ長ウェーハのリリースと、210モジュールが500W+の出力に達する利点により、2019年末までに、晶科能源（Jinko）、晶澳太陽能（JA Solar）、隆基（Longi）に代表されるモジュールリーダーは深く考え込むことになりました。一方で、これらの企業は500Wモジュールの影響に対抗する製品を望んでいましたが、他方で、奇数列やサードカット設計の製品を作りたくはありませんでした。

これら3社は210を選択せず、偶然にも従来の偶数6列セルレイアウトを使用して500W+の製品を実現することを考えました。実際、当初は3社の仕様は同じではありませんでした。晶科能源（Jinko）と晶澳科技（JA Solar）は2020年第1四半期末に180mmのウェハサイズにほぼ決定し、隆基（Longi）は当初17Xのサイズを決定しました。コミュニケーションと交渉の後、3社は最終的にサイズを182mmに統一し、2020年6月に3社のリーディングカンパニーは業界の他の7社のメーカーとともに、182mm仕様に基づくM10単結晶ウェハを共同でリリースしました。

現在使用されている183.75*182.2のセルサイズは、182mmの技術基盤に基づいています。以前の156mmの辺長が158.75まで増加し続けたのと同様に、モジュールサイズを変更せずに技術アップグレードを通じてセル面積を増やし、発電効率を向上させます。

182辺長ウェハの論理は、210辺長の飛躍的な導入とは異なります。182は、業界の既存の境界条件に基づく逆推論の論理によって生成されました。主な境界条件は、輸送コンテナの高さとガラス炉の幅でした。これらの2点により、モジュール幅の上限は1133-1134mmの間に決定され、そこから6列セルレイアウトの場合のセルサイズは182mmになります。

一方で、182モジュールの出力は以前の50バージョンの210モジュールよりも高くなっています。さらに重要なのは、182モジュールが成熟した6列レイアウトと2カットセルの技術ソリューションを完全に継承しており、製品性能が優れ、上流・下流のサプライチェーンも成熟していることです。当時の業界の思考論理では、210は6列セルレイアウトにできませんでした。ガラス炉が対応しておらず、コンテナも対応していなかったからです。210は失敗するソリューションになりかけているように見えました。

しかし、210陣営のリーダーである天合光能（Trina）は、ほとんどの業界関係者の固定観念を打ち破り、従来の設計論理を覆し、6列セルレイアウトと2カットセルに基づく60セルの210モジュール製品を迅速に発売し、モジュール出力は最大600Wに達しました（サイズ2172*1303のモジュール）。

Trinaのアイデアは、コンテナが6列210モジュールの2層サイド配置をサポートしないなら、モジュールをコンテナ内に垂直に配置するというものでした。ガラス炉が対応しないなら、ガラス工場と協力して生産ラインをアップグレードする。2カット210セルの電流がインバーターに高すぎるなら、インバーターメーカーと協力して新世代の製品を開発する。2020年下半期、Trinaはまた、メーカーグループを率いて600W+産業アライアンスを設立し、210産業チェーン全体の協調推進を目指しました。

210モジュールの6ストリングバージョンは幅1303mmに達し、コンテナ内に垂直にしか配置できませんでした。垂直配置は一部のシナリオで問題を引き起こし、多くの顧客はこの方法を好みませんでした。この問題に直面し、2022年半ば、Trinaは大胆に長方形ウェーハソリューションを提案し、182mm210mm長方形ウェーハを発表しました。長方形ウェーハに基づくモジュールの幅は1134mmで、従来の182モジュールの幅と一致し、長さは238Xです。その後2023年、晶科、晶澳、隆基を含む9つのリーディング企業が共同で長方形ウェーハモジュールのサイズを発表し、2382と確認されました1134.

2382*1134サイズのモジュールについては、テキストをクリックして過去の記事をご覧ください：なぜ2382*1134がモジュールの黄金サイズなのか？

2026年の現在、数年にわたるサイズ論争を経て、太陽光業界には現在3つの主流ウェーハ仕様があります：183.75182.2mm、210182.2mm、および210210mm。その中で、183.75182.2mmウェーハは、182シリーズの先進バージョンとして、既存のキャパシティの利点があります。210182.2mmウェーハから作られたモジュールは黄金サイズと呼ばれ、PV輸出における輸送コストが低く、182シリーズモジュールの生産ラインと互換性があります。210210mmウェーハの市場シェアも徐々に上昇しています。

Ooitechの見解

Ooitechは考えます：PVウェーハサイズの100mmから210mmへの進化は、本質的に産業チェーン全体の協調アップグレードであり、生産単位を拡大して単位コストを引き下げ、その利益を下流に還元するものです。