Analiza prednosti in obstoječih težav EpiWaferja

Nedavno so poročali, da NexWafe GmbH, hčerinsko podjetje Fraunhofer ISE v Nemčiji, razvija monokristalne silicijeve rezine s postopkom EpiWafer, brez taljenja, kristalizacije, litja ingotov ali rezanja, z debelino do 120 um in je dosegla {{ 1}} odstotkov učinkovitosti celic. EpiWafer ne samo, da znatno zmanjša proizvodne stroške, ampak se tudi tesno ujema s tehnologijo monokristalov n-tipa in bo najboljši material za prihodnje tehnologije TOPCon in heterospojnic.

Kaj je EpiWafer, ki si je prislužil naklonjenost številnih prestolnic in je tik pred vstopom v množično proizvodnjo?

Eden od razlogov, da si je EpiWafer pridobil naklonjenost številnih prestolnic, je ta, da je NexWafe povedal nepredstavljivo zgodbo: namesto da bi silikonske rezine izdelovali s tradicionalno rutino taljenja, rasti kristalov in rezanja, so domiselno izdelali silicijeve rezine neposredno iz klorosilana, surovine. iz polisilicija.

Tradicionalni postopek proizvodnje silicijevih rezin je najprej prečiščevanje industrijskega silicija v polisilicij visoke čistosti, nato taljenje in vlečenje kristalov za proizvodnjo silicijevih ingotov, nato pa silicijeve ingote razrežemo na kvadratne rezine.

Od industrijskega silicija do polisilicija visoke čistosti, ne gre za fizični proces, ki si ga predstavljate s taljenjem in odstranjevanjem nečistoč in nato čiščenjem, temveč za pretvorbo industrijskega silicija v klorosilan in ga nato reducirate v polisilicij. Klorosilani tukaj niso samo eksplozivni, ampak tudi zelo strupeni plini, zato je tovarna polisilicija, ki jo vidite, kot kemična tovarna.

Na sliki: obrat za proizvodnjo polisilicija

Poleg tega morajo kasnejši procesi taljenja, rasti kristalov, tvorbe ingotov in rezanja porabiti veliko električne energije, velika količina ostankov pa bo nastala, ko se valjasta silicijeva palica razreže na kvadratne silicijeve rezine. skupaj postanejo malovredno kremenčevo blato). Yunnan je 5. aprila napovedal ukinitev popustov na cene električne energije v skladu z zahtevami Nacionalne komisije za razvoj in reforme, kar je neposredno privedlo do 5,51-odstotnega padca tečaja delnic LONGija 6. aprila.

Pred tem je 1366 Technologies iz Združenih držav pripovedoval zgodbo o neigranju kart v skladu z rutino. Ideja leta 1366 je kristalizirati staljeni polisilicij neposredno v matrici silicijeve rezine in jo v enem koraku oblikovati v silicijevo rezino, pri čemer se odpravijo odvečni koraki, kot so vlečne palice za rast in rezanje kristalov, ter močno zmanjša izgubo surovin. . Vendar ta proces ni bil promoviran zaradi visokih stroškov in dejstva, da je monokristal tvoril absolutni nadomestek za polikristalne.

Po mnenju Fraunhoferja ISE je postopek iz leta 1366 preveč zapleten in ga je mogoče dodatno poenostaviti od industrijskega silicija do silikonskih rezin, tako kot branje Du Mujevega "Med festivalom Qingming dežuje in pešci na cesti si želijo zlomiti dušo . Ali lahko vprašam, kje je restavracija? Poudaril je pastir. Tako kot "Xinghua Village" je preveč dolgočasna in jo je mogoče poenostaviti kot "Dež Qingming, ljudje umirajo. Kje je vino? vas Xinghua"

Ideja Fraunhofer ISE je neposredno izdelati posamezne rezine standardne debeline iz klorosilanov, proizvedenih iz industrijskega silicija.

Ker ni potrebe po proizvodnji polisilicijevega materiala v proizvodni vrednostni verigi in ni potrebe po taljenju polisilicijevega materiala za vlečenje kristalov in ni potrebe po naknadnem rezanju in obrezovanju, ne le prihrani energijo, zmanjša količino odpadkov, ampak tudi poenostavi postopek. Ta vrednostna veriga se pojavi S temeljno spremembo bodo proizvodni stroški zagotovo bistveno nižji v primerjavi s tradicionalnim postopkom izdelave rezin.

To je EpiWafer, silicijeva rezina, izdelana z domiselnim postopkom.

Na sliki: Epitaksialna rezina (desno) ločena od semenske rezine za večkratno uporabo (levo)

Ideje so lahko divje, vendar jih je treba preizkusiti v praksi. Ali lahko ideja Fraunhofer ISE proizvede solarne rezine?

Ne skrbite, tehnologija Epiwafer ni izum Fraunhofer ISE. V elektronski industriji je postopek Epiwafer že zrela metoda izdelave rezin.

Epiwafer, preveden v kitajščino, je "silicijeva epitaksialna rezina". Od poznih petdesetih let prejšnjega stoletja se silicijeve epitaksialne rezine uspešno uporabljajo pri izdelavi visokofrekvenčnih in močnih tranzistorjev. Da bi zadostili potrebam različnih polprevodniških naprav, so bile ustrezno izdelane različne tehnologije silicijeve epitaksije. Z vidika izdelave aparata ga lahko razdelimo na pozitivno epitaksijo in reverzno epitaksijo, po kemični sestavi pa na homoepitaksijo in heteroepitaksijo.

Metode za pripravo silicijevih epitaksijskih rezin vključujejo epitaksijo s parno fazo, epitaksijo s tekočo fazo, epitaksijo z molekularnim žarkom in podobno. Med njimi je epitaksija s parno fazo, ki temelji na kemičnem nanašanju hlapov (CVD), glavna metoda za proizvodnjo silicijevih epitaksialnih rezin. Najpogosteje uporabljeni viri plina so SiCl4, SiHCl3, SiH2Cl2 in SiH44, vir SiCl4 pa je trenutno najbolj razširjen.

V tehnologiji EpiWafer je mogoče silicijeve rezine izdelati z epitaksijalnim odlaganjem klorosilanskih plinov kot debele plasti kristalnega silicija, ki se nato po rasti ločijo, da nastanejo posamezne rezine standardne debeline, bodisi n-tip ali p-tip dopiranih silicijevih monolitov. Lahko se izdelajo kristalne rezine.

Kako to, da tako dobra tehnologija ni bila uporabljena v solarnem siliciju? Je zelo preprosta, učinkovita in stroškovna. Ker se EpiWafer uporablja v industriji polprevodniške elektronike, pomislite, kolikokrat so stroški industrije polprevodniške elektronike stroški sončne energije.

Leta 2012 je japonska SUMCO, druga največja tovarna polprevodniških rezin na svetu, zaradi visokih stroškov ustavila proizvodnjo svojih 12-palčnih glavnih silicijevih epitaksalnih rezin. SUMCO ima tudi solarne silikonske rezine, a se je tudi umaknil, ker je bil strošek previsok. Čeprav SUMCO obvlada tehnologijo proizvodnje silicijevih epitaksijskih rezin, se ne uporablja za proizvodnjo solarnih rezin.

Tehnično gledano morajo silicijeve rezine, ki se uporabljajo v solarni industriji, še vedno rešiti problem proizvodnje električne energije, ki se še vedno razlikuje od elektronske industrije, število silicijevih rezin, ki se uporabljajo v solarni industriji, pa je večkratnik polprevodnikov. industrijo. eno vprašanje.

To poskuša rešiti Fraunhofer ISE.