কেস স্টাডি: এন-টাইপ সিলিকন গ্রোথে ৩২-ইঞ্চি মনোক্রিস্টালাইন থার্মাল ফিল্ডের জন্য উচ্চ-বিশুদ্ধ গ্রাফাইট উপাদান

ভূমিকা: উচ্চ-দক্ষতা সম্পন্ন এন-টাইপ সিলিকন বৃদ্ধিতে ৩২-ইঞ্চি তাপ ক্ষেত্রের চ্যালেঞ্জ

ফটোভোলটাইক্স শিল্প দ্রুত পি-টাইপ পিইআরসি (PERC) থেকে এন-টাইপ টপকন (TOPCon) এবং হেটেরোজংশন (HJT) সোলার সেলের দিকে পরিবর্তিত হওয়ায়, উচ্চতর বিশুদ্ধতার সিলিকন ওয়েফারের চাহিদা আকাশচুম্বী হয়েছে। এন-টাইপ সিলিকন সাবস্ট্রেটের জন্য অত্যন্ত উচ্চ মাইনরিটি ক্যারিয়ার লাইফটাইম (সাধারণত >৩০০ μs) এবং প্রায়-শূন্য ট্রানজিশন মেটাল ইম্পিউরিটি দূষণ প্রয়োজন।

উৎপাদন ক্ষমতা বাড়ানোর জন্য, সিলিকন ওয়েফার প্রস্তুতকারকরা ক্রুসিবলের আকার ৩২ ইঞ্চি এবং তারও বেশি পর্যন্ত প্রসারিত করছে। তবে, একটি ৩২-ইঞ্চি তাপীয় ক্ষেত্রে ১,৪৫০°C-এর বেশি তাপমাত্রায় কাজ করা গুরুতর প্রকৌশলগত চ্যালেঞ্জ তৈরি করে:

1. তাপীয় অবক্ষয় ও অপ্রতিসাম্য:প্রচণ্ড তাপীয় তারতম্যের কারণে সাধারণ গ্রাফাইট হিটার ও পেডেস্টালে কাঠামোগত বিকৃতি এবং ফাটল দেখা দেয়।
2. উদ্বায়ী ধাতুর দূষণ:প্রচলিত গ্রাফাইটের মধ্যে থাকা স্বল্পমাত্রার অশুদ্ধি মৌলসমূহ (Fe, Ni, Cu, V) দীর্ঘক্ষণ ধরে ক্রিস্টাল টানার সময় বাষ্পীভূত হয়ে সরাসরি গলিত সিলিকনে স্থানান্তরিত হয় এবং মাইনরিটি ক্যারিয়ারের জীবনকাল মারাত্মকভাবে হ্রাস করে।

প্রকৌশলগত সমাধান: অতি-বিশুদ্ধ আইসোস্ট্যাটিক গ্রাফাইট এবং সিভিডি এসআইসি শিল্ডিং

এই প্রযুক্তিগত প্রতিবন্ধকতাগুলো কাটিয়ে উঠতে, ভেটেক সেমিকন্ডাক্টর সম্পূর্ণ ৩২-ইঞ্চি থার্মাল ফিল্ড অ্যাসেম্বলি জুড়ে একটি ব্যাপক উপাদানগত আপগ্রেড প্রয়োগ করেছে, যা উচ্চ-তাপমাত্রায় হ্যালোজেন দ্বারা বিশুদ্ধকৃত উচ্চ-ঘনত্বের আইসোস্ট্যাটিক গ্রাফাইট এবং সুরক্ষামূলক সিভিড সিলিকন কার্বাইড (SiC) কোটিং দ্বারা গঠিত।

১. গভীর হ্যালোজেন পরিশোধন (ছাইয়ের পরিমাণ ≤ ২-৫ পিপিএম)

সাধারণ শিল্প গ্রাফাইটে মোট ছাইয়ের পরিমাণ ৫০ পিপিএম থেকে ২০০ পিপিএম পর্যন্ত থাকে। ভ্যাকুয়ামের অধীনে ১,৪৫০°C তাপমাত্রায় এই স্বল্পমাত্রার উপাদানগুলো বাষ্পীভূত হয়ে যায়। আমাদের স্বত্বাধিকারযুক্ত উচ্চ-তাপমাত্রার হ্যালোজেন গ্যাস পরিশোধন প্রক্রিয়া ২,৪০০°C-এর বেশি তাপমাত্রায় ধাতব অপদ্রব্যকে উদ্বায়ী হ্যালোজেন যৌগে (ক্লোরাইড/ফ্লোরাইড) রূপান্তরিত করে।

• গ্লো ডিসচার্জ মাস স্পেকট্রোমেট্রি (জিডিএমএস) পরীক্ষাযাচাই করা হয় যে মোট ধাতব অপদ্রব্যের (Fe, Cr, Ni, Cu, V) পরিমাণ ০.৫ পিপিএম-এর নিচে নামিয়ে আনা হয়েছে, যার ফলে সামগ্রিক ছাইয়ের পরিমাণ ≤ ২ পিপিএম-এ দাঁড়িয়েছে।
• ফলাফল:পটভূমিতে ধাতব গ্যাসের নির্গমন বন্ধ করে, ১২০ ঘণ্টারও বেশি সময় ধরে একটানা টানার চক্র চলাকালীন গলিত সিলিকন পুলকে দূষণ থেকে রক্ষা করে।

২. তাপীয় স্থিতিশীলতার জন্য উচ্চ-ঘনত্বের আইসোস্ট্যাটিক গ্রাফাইট কাঠামো

গ্রাফাইট হিটার, ক্রুসিবল সাসসেপ্টর এবং ইনসুলেশন ব্যারেল সহ উপাদানগুলি উচ্চ-ঘনত্বের (১.৮৫ গ্রাম/সেমি³), সূক্ষ্ম-দানাদার (দানার আকার <১০ মাইক্রোমিটার) আইসোস্ট্যাটিক গ্রাফাইট থেকে মেশিনিং করে তৈরি করা হয়। আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং অভিন্ন আইসোট্রপিক তাপীয় প্রসারণ (CTE) নিশ্চিত করে, যা বারবার তাপীয় চক্রের অধীনে স্থানীয় তাপীয় চাপ, বেঁকে যাওয়া এবং যান্ত্রিক ফাটল প্রতিরোধ করে।

৩. সুরক্ষামূলক সিভিডি সিলিকন কার্বাইড (SiC) আবরণ

সিলিকন বাষ্প এবং ক্ষয়কারী পার্জ গ্যাসের সংস্পর্শে আসা গুরুত্বপূর্ণ উপাদানগুলিতে কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (CVD) পদ্ধতিতে তৈরি সিলিকন কার্বাইড (SiC)-এর ৫০-৮০ মাইক্রোমিটার পুরু একটি ঘন স্তর প্রলেপ দেওয়া হয়।

• ক্ষয় প্রতিরোধক:উদ্বায়ী সিলিকন বাষ্প (SiO) এবং গ্রাফাইট সাবস্ট্রেটের মধ্যে সরাসরি রাসায়নিক বিক্রিয়া (SiO + 2C → SiC + CO) প্রতিরোধ করে, ফলে পৃষ্ঠের ক্ষয় এবং কার্বন ধূলিকণার সৃষ্টি বন্ধ হয়।
• জ্যামিতিক নির্ভুলতা:৩০% বেশি সময় ধরে সঠিক তাপ ক্ষেত্রের জ্যামিতি বজায় রাখে।

পরিমাপকৃত কর্মক্ষমতার ডেটা এবং মাঠ পরীক্ষার মাধ্যমে যাচাইকরণ

একটি প্রথম সারির টপকন (TOPCon) সিলিকন ওয়েফার উৎপাদন কেন্দ্রে ৫০টি উৎপাদন-পর্যায়ের ৩২-ইঞ্চি সিজেড (CZ) ফার্নেসে ৬ মাসব্যাপী একটি তুলনামূলক মাঠ পর্যায়ের পরীক্ষা চালানো হয়েছিল। নিচে স্ট্যান্ডার্ড গ্রাফাইট কম্পোনেন্টের সাথে ভেটেক সেমিকন্ডাক্টরের পরিশোধিত থার্মাল ফিল্ড সলিউশনের পারফরম্যান্স বেঞ্চমার্ক তুলনা করে দেখানো হলো:

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী (FAQ)

উপসংহার ও প্রযুক্তিগত পরামর্শ

CVD SiC সুরক্ষা সহ অতি-বিশুদ্ধ আইসোস্ট্যাটিক গ্রাফাইট উপাদানে আপগ্রেড করা ৩২-ইঞ্চি এন-টাইপ মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন গ্রোথের উৎপাদন বৃদ্ধি এবং অশুদ্ধিজনিত প্রতিবন্ধকতা সমাধানের একটি সরাসরি ও পরিমাপযোগ্য পথ দেখায়। প্রাইম ইল্ডে ১৮% উন্নতি এবং থার্মাল ফিল্ডের আয়ুষ্কাল ৩০% বৃদ্ধি পাওয়ায়, সোলার ওয়েফার নির্মাতারা বিনিয়োগের উপর উল্লেখযোগ্য মুনাফা (ROI) অর্জন করতে পারেন।