Juhtumiuuring: kõrge puhtusastmega grafiidikomponendid 32-tolliste monokristalliliste termoväljade jaoks N-tüüpi räni kasvus

Sissejuhatus: 32-tollise termilise välja väljakutse suure efektiivsusega N-tüüpi räni kasvus

Kuna fotogalvaanika tööstus läheb kiiresti üle P-tüüpi PERC-ilt N-tüüpi TOPCon ja heterosiirdega (HJT) päikesepatareidele, on nõudlus kõrgema puhtusastmega räniplaatide järele hüppeliselt kasvanud. N-tüüpi ränisubstraadid nõuavad äärmiselt pikka vähemuslaengukandjate eluiga (tavaliselt >300 μs) ja peaaegu nullilähedast siirdemetallide lisandite saastumist.

Läbilaskevõime suurendamiseks laiendavad räniplaatide tootjad tiiglite suurusi 32 tollini ja kaugemale. Kuid töötamine temperatuuril üle 1450 °C 32-tollises termoväljas tekitab tõsiseid inseneritehnilisi väljakutseid:

1. Termiline lagunemine ja asümmeetria:Tohutud termilised gradiendid põhjustavad standardsete grafiidist kütteseadmete ja aluspindade struktuurilist deformatsiooni ja pragunemist.
2. Lenduvate metallide saastumine:Tavapärases grafiidis olevad lisandite jäljed (Fe, Ni, Cu, V) aurustuvad pikaajalise kristalli tõmbamise ajal, migreeruvad otse sula räni sisse ja põhjustavad vähemuslaengukandjate eluea olulist halvenemist.

Insenerilahendus: ülipuhastatud isostaatiline grafiit ja CVD SiC varjestus

Nende tehniliste kitsaskohtade ületamiseks võttis VeTek Semiconductor kasutusele kogu 32-tollise termoväljakomplekti ulatusliku materjaliuuenduse, mis koosnes kõrge temperatuuriga halogeenpuhastusele allutatud suure tihedusega isostaatilisest grafiidist ja kaitsvatest CVD ränikarbiidist (SiC) katetest.

1. Sügav halogeenpuhastus (tuhasisaldus ≤ 2–5 ppm)

Tavalise tööstusliku grafiidi tuhasisaldus on vahemikus 50 ppm kuni 200 ppm. Vaakumis temperatuuril 1450 °C need mikroelemendid lenduvad. Meie patenteeritud kõrgtemperatuuriline halogeengaasi puhastusprotsess muudab metallilised lisandid lenduvateks halogeenühenditeks (kloriidid/fluoriidid) temperatuuril üle 2400 °C.

• Hõõglahendusmassispektromeetria (GDMS) testiminekontrollib, et metalliliste lisandite (Fe, Cr, Ni, Cu, V) kogusisaldus väheneb alla 0,5 ppm, saavutades tuhasisalduse ≤ 2 ppm.
• Tulemus:Kõrvaldab taustal tekkiva metallilise gaasi eraldumise, kaitstes sula räni kogumit saastumise eest enam kui 120 tunni jooksul kestvate pidevate tõmbetsüklite ajal.

2. Suure tihedusega isostaatiline grafiidistruktuur termilise stabiilsuse tagamiseks

Komponendid, sh grafiitkütteseade, tiigli sustseptor ja isolatsioonitoru, on valmistatud suure tihedusega (1,85 g/cm³), peeneteralisest (tera suurus <10 μm) isostaatilisest grafiidist. Isostaatiline pressimine tagab ühtlase isotroopse soojuspaisumise (CTE), hoides ära lokaliseeritud termilist pinget, deformeerumist ja mehaanilist pragunemist korduvate termiliste tsüklite ajal.

3. Kaitsev CVD ränikarbiidist (SiC) kate

Räniauru ja söövitavate puhastusgaasidega kokkupuutuvad kriitilised komponendid kaetakse 50–80 μm paksuse keemilise aurustamise (CVD) ränikarbiidi (SiC) kihiga.

• Korrosioonitõke:Hoiab ära otsese keemilise reaktsiooni lenduva räniauru (SiO2) ja grafiidi aluspinna (SiO2 + 2C → SiC + CO2) vahel, kõrvaldades pinnaerosiooni ja süsinikutolmu tekkimise.
• Geomeetriline täpsus:Säilitab täpse termovälja geomeetria 30% pikemate hooldusintervallide jooksul.

Mõõdetud jõudlusandmed ja välikatsete valideerimine

6-kuuline võrdlev välikatse viidi läbi 50 tootmismahus 32-tollise CZ ahjuga esimese taseme TOPCon räniplaatide tootmisüksuses. Allpool on toodud jõudlusnäitajad, milles võrreldi standardseid grafiitkomponente VeTek Semiconductori puhastatud termilise välja lahendusega:

Korduma kippuvad küsimused (KKK)

Kokkuvõte ja tehniline konsultatsioon

Ülipuhastatud isostaatiliste grafiitkomponentide kasutuselevõtt CVD SiC-kaitsega pakub otsest ja mõõdetavat viisi 32-tollise N-tüüpi monokristallilise räni kasvu saagikuse ja lisandite kitsaskohtade lahendamiseks. Päikeseplaatide tootjad saavad märkimisväärse investeeringutasuvuse tänu 18% paranemisele algse saagikuse ja 30% pikemale termilise välja elueale.