Quelles nouvelles exigences l'ère des cellules de type N impose-t-elle aux produits à quartz ?

Les progrès réalisés dans le domaine de la technologie photovoltaïque stimulent la croissance soutenue de la demande en quartz de haute pureté.

Alors que l'industrie photovoltaïque mondiale accélère sa transition vers une efficacité accrue, les cellules de type N s'imposent progressivement sur le marché. Les technologies de type N, telles que TOPCon, HJT et BC, stimulent une nouvelle vague d'expansion des capacités grâce à leur rendement de conversion supérieur, leurs taux de dégradation plus faibles et leurs meilleures performances de production d'énergie. Parallèlement, les produits en quartz de haute pureté, consommables essentiels à la fabrication de cellules photovoltaïques, sont soumis à des normes plus élevées et à des exigences techniques plus rigoureuses. Les acteurs du secteur soulignent que les améliorations apportées aux procédés de fabrication des cellules de type N ont non seulement modifié les flux de production, mais ont également soulevé de nouveaux défis concernant la pureté, la résistance à la chaleur et la durée de vie des composants en quartz essentiels, tels que les nacelles, les tubes de four, les tubes de diffusion et les cloches de filtration.

Les procédés de type N exigent une pureté plus élevée des matériaux en quartz.

Les étapes clés de la production des cellules TOPCon et HJT, telles que la diffusion à haute température, l'oxydation et le recuit, dépendent fortement des produits en quartz. Comparées aux cellules de type P, les cellules de type N sont plus sensibles aux impuretés métalliques. Les éléments traces comme le fer (Fe), l'aluminium (Al), le sodium (Na) et le potassium (K) peuvent affecter la qualité de surface des plaquettes de silicium et le rendement de conversion des cellules.

Par conséquent, les produits en quartz utilisés dans les lignes de production de type N nécessitent des matières premières en quartz de haute pureté et de qualité supérieure afin de garantir :

• Teneur en impuretés métalliques plus faible ;
• Pureté chimique supérieure ;
• Risque réduit de dévitrification (cristallisation) ;
• Performances plus stables à haute température.

Actuellement, certains fabricants de cellules de pointe ont relevé leurs normes de pureté pour les produits en quartz au niveau des semi-conducteurs afin de répondre aux exigences de propreté des lignes de production avancées.

Les procédés à haute température permettent d'améliorer la résistance à la chaleur des produits en quartz.

Les températures de diffusion des cellules TOPCon dépassent généralement 800 °C, tandis que certaines étapes du procédé HJT imposent des exigences encore plus élevées en matière de stabilité des équipements.

Un fonctionnement prolongé à haute température peut entraîner des problèmes tels que déformation, dévitrification, réduction de la transmission de la lumière, dommages dus aux chocs thermiques et réduction de la durée de vie.

Par conséquent, la nouvelle génération de produits en quartz exige une stabilité thermique et une résistance aux chocs thermiques supérieures. Grâce à l'optimisation des procédés de fusion, au contrôle de la teneur en groupes hydroxyle et à l'amélioration de la structure interne du matériau, les produits en quartz bénéficient d'une durée de vie accrue en environnements à haute température, permettant ainsi aux entreprises photovoltaïques de réduire leurs coûts de maintenance et les temps d'arrêt de leurs équipements.

Les plaquettes grand format stimulent l'innovation structurelle dans les bassins en quartz

L'adoption généralisée des plaquettes de 182 mm, 210 mm et même plus grandes a considérablement augmenté la complexité de la conception des creusets en quartz.

Le passage à des plaquettes de plus grande taille impose les exigences suivantes aux creusets en quartz :

• Résistance mécanique supérieure ;
• Déformation minimale ;
• Contrôle précis de l'espacement des fentes ;
• Stabilité supérieure du chargement des plaquettes.

Même une légère déformation dans un creuset en quartz peut affecter l'espacement des plaquettes et l'uniformité du champ thermique, ce qui conduit finalement à une réduction des rendements.

Par conséquent, un nombre croissant de fournisseurs de produits en quartz adoptent l'usinage CNC de haute précision et des processus d'inspection dimensionnelle rigoureux afin de garantir que leurs produits répondent aux exigences de la production de cellules solaires grand format.

La production automatisée engendre un besoin d'usinage de plus haute précision.

Les installations de fabrication de panneaux photovoltaïques évoluent actuellement vers une production intelligente et des opérations sans personnel.

Le déploiement à grande échelle de systèmes automatisés de chargement/déchargement, d'équipements de manutention robotisés et d'outils d'inspection automatisés implique que les produits en quartz doivent non seulement posséder d'excellentes propriétés matérielles, mais aussi présenter une précision et une constance dimensionnelles supérieures.

Les principaux domaines comprennent :

• Contrôle de la tolérance des fentes pour les bateaux en quartz ;
• Contrôle de la concentricité des tubes de four à quartz ;
• Précision dimensionnelle des assemblages à brides ;
• Régularité de la résistance des joints soudés.

Ces indicateurs ont un impact direct sur l'efficacité opérationnelle des équipements et la stabilité des lignes de production automatisées.

La substitution domestique accélère les opportunités de marché

Ces dernières années, les progrès constants réalisés dans le domaine des matériaux à base de quartz de haute pureté en Chine ont permis une augmentation régulière de la part de marché des produits en quartz fabriqués localement dans le secteur photovoltaïque. Portée notamment par l'expansion massive des capacités de la technologie TOPCon, la demande en creusets de quartz, tubes de four et consommables associés de haute qualité a explosé, créant ainsi de nouvelles opportunités de croissance pour les entreprises chinoises du secteur. Les prévisions du secteur indiquent que la capacité de production de cellules de type N continuera de croître dans les années à venir, faisant des produits en quartz de haute pureté, longue durée de vie et haute précision des matériaux essentiels pour la chaîne d'approvisionnement photovoltaïque. Les entreprises du secteur du quartz capables de moderniser en profondeur leurs matières premières, leurs procédés, leurs capacités d'usinage et leurs normes de contrôle sont bien placées pour se forger un avantage concurrentiel lors de la prochaine phase de développement du secteur.

Conclusion

L'avènement des cellules de type N représente non seulement une avancée majeure dans la technologie photovoltaïque, mais aussi un test grandeur nature pour les matériaux qui sous-tendent la chaîne d'approvisionnement du secteur. Composants essentiels des procédés de diffusion à haute température et de traitement thermique, les produits en quartz passent du statut de « matériaux auxiliaires » à celui de « matériaux indispensables à la performance ». À l'avenir, la pureté élevée, la précision et l'allongement de la durée de vie seront les axes prioritaires du développement des produits en quartz, propulsant ainsi l'ensemble du secteur vers une plus grande sophistication technologique.