Студија на случај: Графитни компоненти со висока чистота за монокристални термички полиња од 32 инчи во раст на силициум од N-тип

Вовед: Предизвикот на термичкото поле од 32 инчи во високо-ефикасниот раст на силициум од N-тип

Со брзиот премин на фотоволтаичната индустрија од P-тип PERC кон N-тип TOPCon и Heterojunction (HJT) сончеви ќелии, побарувачката за силиконски плочки со поголема чистота е нагло зголемена. N-тип силиконските супстрати бараат екстремно висок животен век на носителите на малцинствата (обично >300 μs) и речиси нула контаминација со нечистотии од преодни метали.

За да се зголеми пропусноста, производителите на силиконски плочки ги прошируваат големините на садници на 32 инчи и повеќе. Сепак, работењето на температури над 1.450°C во термичко поле од 32 инчи воведува сериозни инженерски предизвици:

1. Термичка деградација и асиметрија:Огромните термички градиенти предизвикуваат структурни деформации и пукање кај стандардните графитни грејачи и пиедестали.
2. Контаминација со испарливи метали:Трагите од нечистотии (Fe, Ni, Cu, V) во конвенционалниот графит испаруваат за време на продолженото влечење на кристалот, мигрирајќи директно во стопениот силициум и предизвикувајќи сериозна деградација на животниот век на малцинските носачи.

Инженерско решение: Ултра-пречистен изостатски графит и CVD SiC заштита

За да се надминат овие технички тесни грла, VeTek Semiconductor имплементираше сеопфатна надградба на материјалот низ целиот 32-инчен склоп на термичко поле, кој се состои од изостатски графит со висока густина подложен на прочистување на халогени на висока температура и заштитни CVD силициум карбид (SiC) премази.

1. Длабинско халогено прочистување (содржина на пепел ≤ 2-5 ppm)

Стандардниот индустриски графит содржи содржина на пепел во волумен што се движи помеѓу 50 ppm и 200 ppm. На 1.450°C под вакуум, овие елементи во трагови испаруваат. Нашиот патентиран процес на прочистување на халоген гас на висока температура ги претвора металните нечистотии во испарливи халогени соединенија (хлориди/флуориди) на температури над 2.400°C.

• Тестирање на масена спектрометрија со сјајно празнење (GDMS)потврдува дека вкупните метални нечистотии (Fe, Cr, Ni, Cu, V) се намалени на под 0,5 ppm, со што се постигнува вкупна содржина на пепел од ≤ 2 ppm.
• Резултат:Го елиминира ослободувањето на метален гас во позадина, заштитувајќи го базенот од стопен силикон од контаминација во текот на повеќе од 120 часа континуирани циклуси на влечење.

2. Изостатична графитна структура со висока густина за термичка стабилност

Компонентите, вклучувајќи го графитниот грејач, сусцепторот на садот и изолационото црево, се изработени од изостатски графит со висока густина (1,85 g/cm³), фино зрнеста (големина на зрно <10 μm). Изостатското притискање обезбедува рамномерно изотропно термичко ширење (CTE), спречувајќи локализиран термички стрес, искривување и механичко пукање при повторени термички циклуси.

3. Заштитен CVD силициум карбиден (SiC) слој

Критичните компоненти изложени на силициумска пареа и корозивни гасови за чистење се обложени со густ слој од силициум карбид (SiC) со дебелина од 50–80 μm и хемиско таложење на пареа (CVD).

• Корозивна бариера:Спречува директна хемиска реакција помеѓу испарливата силициумска пареа (SiO) и графитната подлога (SiO + 2C → SiC + CO), елиминирајќи ја површинската ерозија и создавањето јаглеродна прашина.
• Геометриска прецизност:Одржува точна геометрија на термичкото поле во текот на 30% подолги интервали на сервисирање.

Податоци за измерени перформанси и валидација на теренски испитувања

Беше спроведено 6-месечно споредбено теренско испитување на 50 CZ печки од 32 инчи на производствена скала во погон за производство на силиконски плочки TOPCon од прво ниво. Подолу е прикажан референтен показател за перформансите што ги споредува стандардните графитни компоненти со прочистениот раствор за термичко поле на VeTek Semiconductor:

Често поставувани прашања (ЧПП)

Заклучок и технички консултации

Надградбата на ултра-прочистени изостатски графитни компоненти со CVD SiC заштита обезбедува директен, мерлив пат за решавање на тесните грла на приносот и нечистотиите кај растот на монокристален силициум од N-тип од 32 инчи. Со подобрување од 18% во приносот на примарната конструкција и продолжен животен век на термичкото поле од 30%, производителите на соларни плочки можат да постигнат значителен поврат на инвестицијата.