შემთხვევის შესწავლა: მაღალი სისუფთავის გრაფიტის კომპონენტები 32 დიუმიანი მონოკრისტალური თერმული ველებისთვის N-ტიპის სილიციუმის ზრდაში

შესავალი: 32 დიუმიანი თერმული ველის გამოწვევა მაღალი ეფექტურობის N-ტიპის სილიციუმის ზრდაში

რადგან ფოტოელექტრული ენერგიის ინდუსტრია სწრაფად გადადის P-ტიპის PERC-დან N-ტიპის TOPCon-ზე და Heterojunction (HJT) მზის უჯრედებზე, მაღალი სისუფთავის სილიციუმის ვაფლებზე მოთხოვნა მკვეთრად გაიზარდა. N-ტიპის სილიციუმის სუბსტრატებს სჭირდებათ უმცირესობათა მატარებლების უკიდურესად მაღალი სიცოცხლის ხანგრძლივობა (როგორც წესი, >300 μs) და გარდამავალი ლითონების მინარევებით თითქმის ნულოვანი დაბინძურება.

გამტარუნარიანობის გაზრდის მიზნით, სილიკონის ვაფლის მწარმოებლები ზრდიან ტილოგრამის ზომებს 32 ინჩამდე და მეტამდე. თუმცა, 32 ინჩიან თერმულ ველში 1450°C-ზე მეტ ტემპერატურაზე მუშაობა სერიოზულ საინჟინრო გამოწვევებს წარმოშობს:

1. თერმული დეგრადაცია და ასიმეტრია:უზარმაზარი თერმული გრადიენტები იწვევს სტრუქტურულ დეფორმაციას და ბზარებს სტანდარტულ გრაფიტის გამათბობლებსა და კვარცხლბეკებში.
2. აქროლადი ლითონებით დაბინძურება:ჩვეულებრივ გრაფიტში არსებული მინარევის ელემენტები (Fe, Ni, Cu, V) აორთქლდება კრისტალების ხანგრძლივი გაწელვის დროს, პირდაპირ გადადის გამდნარ სილიციუმში და იწვევს უმცირესობის მატარებლების სიცოცხლის ხანგრძლივობის სერიოზულ დეგრადაციას.

საინჟინრო გადაწყვეტა: ულტრაგაწმენდილი იზოსტატიკური გრაფიტი და CVD SiC დაცვა

ამ ტექნიკური შეფერხებების დასაძლევად, VeTek Semiconductor-მა მთელ 32 დიუმიან თერმული ველის ასამბლეაზე დანერგა მასალის ყოვლისმომცველი განახლება, რომელიც შედგებოდა მაღალი სიმკვრივის იზოსტატიკური გრაფიტისგან, რომელიც დაექვემდებარა მაღალტემპერატურულ ჰალოგენურ გაწმენდას და დამცავ CVD სილიციუმის კარბიდის (SiC) საფარს.

1. ღრმა ჰალოგენური გაწმენდა (ნაცრის შემცველობა ≤ 2-5 ppm)

სტანდარტული სამრეწველო გრაფიტი შეიცავს 50 ppm-დან 200 ppm-მდე ნაცრის შემცველობას. 1450°C-ზე ვაკუუმში, ეს მიკროელემენტები აქროლად იქცევა. ჩვენი საკუთრების უფლებით დაცული მაღალი ტემპერატურის ჰალოგენური გაზის გაწმენდის პროცესი 2400°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე მეტალურ მინარევებს აქროლად ჰალოგენურ ნაერთებად (ქლორიდებად/ფტორიდებად) გარდაქმნის.

• ნათების განმუხტვის მას-სპექტრომეტრიის (GDMS) ტესტირებაადასტურებს, რომ მეტალის მინარევების (Fe, Cr, Ni, Cu, V) საერთო შემცველობა შემცირებულია 0.5 ppm-ზე ნაკლებამდე, რაც უზრუნველყოფს ნაცრის საერთო შემცველობას ≤ 2 ppm.
• შედეგი:გამორიცხავს ფონურ მეტალის აირის გამოყოფას, იცავს გამდნარ სილიციუმის გუბეს დაბინძურებისგან 120+ საათის უწყვეტი გამოწევის ციკლების განმავლობაში.

2. მაღალი სიმკვრივის იზოსტატიკური გრაფიტის სტრუქტურა თერმული სტაბილურობისთვის

კომპონენტები, მათ შორის გრაფიტის გამათბობელი, ტილოგრამის სუსცეპტორი და საიზოლაციო ცილინდრი, დამუშავებულია მაღალი სიმკვრივის (1.85 გ/სმ³), წვრილმარცვლოვანი (მარცვლის ზომა <10 მკმ) იზოსტატიკური გრაფიტისგან. იზოსტატიკური დაწნეხვა უზრუნველყოფს ერთგვაროვან იზოტროპულ თერმულ გაფართოებას (CTE), რაც ხელს უშლის ლოკალიზებულ თერმულ სტრესს, დეფორმაციას და მექანიკურ ბზარებს განმეორებითი თერმული ციკლების დროს.

3. დამცავი CVD სილიციუმის კარბიდის (SiC) საფარი

სილიციუმის ორთქლისა და კოროზიული გამწმენდი აირების ზემოქმედების ქვეშ მყოფი კრიტიკული კომპონენტები დაფარულია ქიმიური ორთქლის დეპონირების (CVD) სილიციუმის კარბიდის (SiC) 50–80 μm სისქის მკვრივი ფენით.

• კოროზიის ბარიერი:ხელს უშლის აქროლად სილიციუმის ორთქლსა (SiO) და გრაფიტის სუბსტრატს (SiO + 2C → SiC + CO2) შორის პირდაპირ ქიმიურ რეაქციას, რაც გამორიცხავს ზედაპირის ეროზიას და ნახშირბადის მტვრის წარმოქმნას.
• გეომეტრიული სიზუსტე:ინარჩუნებს ზუსტ თერმული ველის გეომეტრიას 30%-ით უფრო ხანგრძლივი მომსახურების ინტერვალების განმავლობაში.

გაზომილი შესრულების მონაცემები და საველე ცდების ვალიდაცია

6-თვიანი შედარებითი საველე ტესტირება ჩატარდა 50 საწარმოო მასშტაბის 32 დიუმიან CZ ღუმელზე TOPCon-ის პირველი დონის სილიკონის ვაფლების წარმოების ქარხანაში. ქვემოთ მოცემულია სტანდარტული გრაფიტის კომპონენტების VeTek Semiconductor-ის გაწმენდილი თერმული ველის ხსნართან შედარების საორიენტაციო მაჩვენებელი:

ხშირად დასმული კითხვები (FAQ)

დასკვნა და ტექნიკური კონსულტაცია

ულტრაგაწმენდილ იზოსტატიკურ გრაფიტის კომპონენტებზე CVD SiC დაცვით განახლება უზრუნველყოფს პირდაპირ, გაზომვად გზას 32 დიუმიანი N-ტიპის მონოკრისტალური სილიციუმის ზრდის პროცესში მოსავლიანობისა და მინარევების შემაფერხებელი პრობლემების გადასაჭრელად. პირველადი მოსავლიანობის 18%-იანი გაუმჯობესებით და თერმული ველის სიცოცხლის ხანგრძლივობის 30%-ით გახანგრძლივებით, მზის ვაფლის მწარმოებლებს შეუძლიათ მნიშვნელოვანი ინვესტიციის ანაზღაურების მიღწევა.