Passi in avanti per la standardizzazione dei moduli fotovoltaici

Nel mese di luglio 2023, i produttori JinkoSolar, JA Solar, Trina Solar, insieme a Longi, Tongwei, Risen, Canadian Solar, Das Solar e Astronergy avevano stabilito che i moduli basati su wafer da 182 mm e basati su wafer da 210 mm seguissero le disposizioni stabilite dalla China Photovoltaic Industry Association (CPIA) nella sua specifica tecnica T/ CPIA 0003-2022.

Con una quota di mercato globale superiore all’80%, i nove produttori di moduli firmatari hanno così stabilito di fatto uno standard industriale.

Problema risolto?
L’attuale varietà di dimensioni dei moduli fotovoltaici dipende, fondamentalmente, dalle dimensioni dei wafer adottate dai diversi produttori. Le dimensioni dei wafer si sono sviluppate dalle dimensioni di 12,5 cm x 12,5 cm di dieci anni fa, a 15,6 cm e poi a 156,75 mm, nel 2015. Da allora, sono proliferate nuove dimensioni, tra cui 15,8 cm, 158,75 mm, 16,1 cm, 16,2 cm e 16,6 cm, a seconda dei diversi percorsi tecnici seguiti dai produttori. Dal 2020 all’elenco si sono aggiunti i wafer da 18,2 cm e 21 cm e da allora questi due formati sono arrivati a rappresentare la maggior parte del mercato. Allo stesso tempo, i produttori hanno cominciato a differenziarsi nella progettazione dei moduli. Con moduli di diverse dimensioni caratterizzati da wafer, vetro, e backsheet di diverse dimensioni, i progetti solari alla fine hanno assunto forme diverse. Ciascun formato di modulo supportava esclusivamente il proprio sistema industriale.

Man mano che questi ecosistemi si consolidavano, le differenze nelle dimensioni dei moduli si consolidavano, determinando un aumento dei costi per il coordinamento delle catene di approvvigionamento a monte e a valle e creando significative barriere all’ingresso per i nuovi produttori. Le linee di produzione di wafer di silicio, celle solari e moduli fotovoltaici valgono solitamente decine di milioni di dollari. La necessità di acquistare apparecchiature di produzione diverse per soddisfare le diverse esigenze di dimensioni dei moduli fa aumentare i costi di investimento iniziale. L’adeguamento delle linee di produzione per soddisfare le diverse esigenze dimensionali dei clienti ha causato problemi nell’adeguamento delle attrezzature, nella programmazione della produzione e nella gestione delle scorte di backsheet, vetro, telai in alluminio, e altri materiali.

La diversità di formati, inoltre, può essere molto complicata per i fornitori delle materie prime. Ad esempio, il vetro dei moduli fotovoltaici – che di solito è temperato o indurito termicamente – non può più essere modificato nelle dimensioni una volta completata la produzione. Se un ordine cam- bia, il prodotto originale può essere rotto e scartato, con conseguente spreco di materiali. Lungo la catena di produzione, poi, gli acquirenti dei moduli possono avere difficoltà a selezionare le dimensioni più appropriate per i loro progetti. Devono considerare le diverse caratteristiche elettriche e le prestazioni di carico e devono abbinare i moduli con strutture e inverter di dimensioni adeguate.

Trattative difficili
Questa serie di problemi e costi aggiuntivi ha spinto l’industria verso la standardizzazione. Il problema è che ciascuno dei grandi produttori voleva che le dimensioni dei propri prodotti diventassero lo standard del settore.

La CPIA è stata una scelta ovvia per mediare i negoziati risultanti poiché non solo coordina la comunicazione tra le società fotovoltaiche cinesi e il governo, ma è anche responsabile della formulazione di standard di settore e del coordinamento del dialogo e della collaborazione tra i suoi membri.

Dal 2021, l’associazione ha organizzato diversi cicli di discussioni volti a definire dimensioni standard dei prodotti fotovoltaici per i principali produttori di moduli solari e wafer, nonché per importanti partecipanti alla catena di approvvigionamento come produttori di vetro, backsheet, incapsulanti e inverter. Ad oggi, tuttavia, la CPIA ancora non è riuscita a trovare un consenso critico.

Ad aprile, in un seminario di settore condotto dalla stessa associazione, Trina Solar aveva introdotto il concetto di valore del suo modulo solare 210R, che utilizza un wafer rettangolare di 21 cm x 18,2 cm. Il produttore ha suggerito 2.384 mm per 1.134 mm come dimensione standard del settore per i moduli tradizionali di medie dimensioni.

L’idea era stata approvata dalla CPIA e da alcuni altri partecipanti al seminario. Alla successiva fiera SNEC, tenutasi a Shanghai a maggio, diversi produttori leader hanno lanciato moduli che si adattano a quelle dimensioni – o molto vicine ad esse – mostrando un possibile interesse per la convergenza. Nel mese di giugno, sempre sotto il coordinamento della CPIA, i principali produttori hanno deciso di incontrarsi per discutere la questione. Dopo diversi cicli di ardue trattative, i partecipanti alla fine hanno deciso per lo standard di 2.382 mm x 1.134 mm in quanto rappresentava una cifra media delle due principali alternative per la dimensione del lato più lungo.

È stato ritenuto un compromesso accettabile dai tutti i nove produttori sopra elencati.

Per quanto riguarda la standardizzazione dei wafer, i progressi sono stati più lenti. Nel 2019 Longi ha proposto i wafer da 16,6 cm in alternativa alle dimensioni più piccole. TCL Zhonghuan ha quindi suggerito wafer da 21 cm, sostenendo che questi offrono migliori prestazioni. Longi, Jinko, JA Solar e altre società, hanno risposto proponendo wafer da 180 circa mm, la massima grandezza che potrebbe essere recepita dai loro macchinari esistenti.

Longi, Tongwei, Risen, Canadian Solar, Das Solar e Astronergy hanno ritenuto che l’unificazione delle dimensioni dei moduli solari rappresentasse l’opportunità perfetta per ridurre costi dei materiali e problemi di gestione causati dalla varietà di dimensioni dei wafer. I produttori hanno anche dichiarato l’intenzione, in agosto, di cercare di ottenere l’accettazione del loro nuovo standard per i wafer tra i loro concorrenti.

Ciò fa sorgere la domanda: anche JinkoSolar, JA Solar e Trina – i tre firmatari delle dimensioni dei moduli standard del settore – seguiranno il gruppo dei sei sui wafer?

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