కేస్ స్టడీ: N-టైప్ సిలికాన్ గ్రోత్‌లో 32-అంగుళాల మోనోక్రిస్టలైన్ థర్మల్ ఫీల్డ్‌ల కోసం అధిక-స్వచ్ఛత గల గ్రాఫైట్ కాంపోనెంట్లు

పరిచయం: అధిక-సామర్థ్యం గల N-రకం సిలికాన్ వృద్ధిలో 32-అంగుళాల ఉష్ణ క్షేత్ర సవాలు

ఫోటోవోల్టాయిక్స్ పరిశ్రమ P-రకం PERC నుండి N-రకం TOPCon మరియు హెటెరోజంక్షన్ (HJT) సోలార్ సెల్స్‌కు వేగంగా పరివర్తన చెందుతున్నందున, అధిక స్వచ్ఛత గల సిలికాన్ వేఫర్‌లకు డిమాండ్ విపరీతంగా పెరిగింది. N-రకం సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లకు అత్యంత అధిక మైనారిటీ క్యారియర్ లైఫ్‌టైమ్ (సాధారణంగా >300 μs) మరియు దాదాపు సున్నా ట్రాన్సిషన్ మెటల్ మలినాల కాలుష్యం అవసరం.

ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి, సిలికాన్ వేఫర్ తయారీదారులు క్రూసిబుల్ పరిమాణాలను 32 అంగుళాలు మరియు అంతకంటే ఎక్కువగా విస్తరిస్తున్నారు. అయితే, 32-అంగుళాల ఉష్ణ క్షేత్రంలో 1,450°C మించిన ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పనిచేయడం తీవ్రమైన ఇంజనీరింగ్ సవాళ్లను పరిచయం చేస్తుంది:

1. ఉష్ణ క్షీణత మరియు అసమానత:అధిక ఉష్ణ ప్రవణతలు ప్రామాణిక గ్రాఫైట్ హీటర్లు మరియు పీఠాలలో నిర్మాణ వైకల్యం మరియు పగుళ్లకు కారణమవుతాయి.
2. అస్థిర లోహ కాలుష్యం:సాంప్రదాయ గ్రాఫైట్‌లోని అతి తక్కువ పరిమాణంలో ఉండే మలిన మూలకాలు (Fe, Ni, Cu, V) ఎక్కువసేపు క్రిస్టల్ పుల్లింగ్ చేసేటప్పుడు ఆవిరైపోయి, నేరుగా కరిగిన సిలికాన్‌లోకి ప్రవేశించి, మైనారిటీ క్యారియర్ లైఫ్‌టైమ్‌ను తీవ్రంగా క్షీణింపజేస్తాయి.

ఇంజనీరింగ్ పరిష్కారం: అత్యంత శుద్ధి చేయబడిన ఐసోస్టాటిక్ గ్రాఫైట్ & CVD SiC షీల్డింగ్

ఈ సాంకేతిక అవరోధాలను అధిగమించడానికి, VeTek సెమీకండక్టర్ మొత్తం 32-అంగుళాల థర్మల్ ఫీల్డ్ అసెంబ్లీ అంతటా ఒక సమగ్ర మెటీరియల్ అప్‌గ్రేడ్‌ను అమలు చేసింది. ఇందులో అధిక-ఉష్ణోగ్రత హాలోజన్ శుద్ధీకరణకు గురైన అధిక-సాంద్రత ఐసోస్టాటిక్ గ్రాఫైట్ మరియు రక్షణాత్మక CVD సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) పూతలు ఉన్నాయి.

1. లోతైన హాలోజన్ శుద్ధీకరణ (బూడిద శాతం ≤ 2-5 ppm)

ప్రామాణిక పారిశ్రామిక గ్రాఫైట్‌లో 50 ppm నుండి 200 ppm వరకు స్థూల బూడిద ఉంటుంది. 1,450°C వద్ద వాక్యూమ్ కింద, ఈ సూక్ష్మ మూలకాలు ఆవిరైపోతాయి. మా యాజమాన్య అధిక-ఉష్ణోగ్రత హాలోజన్ వాయు శుద్ధీకరణ ప్రక్రియ, 2,400°C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద లోహ మలినాలను బాష్పీభవన హాలోజన్ సమ్మేళనాలుగా (క్లోరైడ్‌లు/ఫ్లోరైడ్‌లు) మారుస్తుంది.

• గ్లో డిశ్చార్జ్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (GDMS) పరీక్షమొత్తం లోహ మలినాలు (Fe, Cr, Ni, Cu, V) 0.5 ppm కంటే తక్కువకు తగ్గించబడ్డాయని, తద్వారా మొత్తం బూడిద శాతం ≤ 2 ppm సాధించబడిందని ఇది ధృవీకరిస్తుంది.
• ఫలితం:నేపథ్యంలో వెలువడే లోహ వాయువును నివారిస్తుంది, తద్వారా 120 గంటలకు పైగా నిరంతర పుల్లింగ్ సైకిల్స్ సమయంలో కరిగిన సిలికాన్ పూల్‌ను కలుషితం కాకుండా కాపాడుతుంది.

2. ఉష్ణ స్థిరత్వం కోసం అధిక-సాంద్రత ఐసోస్టాటిక్ గ్రాఫైట్ నిర్మాణం

గ్రాఫైట్ హీటర్, క్రూసిబుల్ ససెప్టర్ మరియు ఇన్సులేషన్ బ్యారెల్ వంటి భాగాలు అధిక సాంద్రత (1.85 గ్రా/సెంమీ³), సూక్ష్మ-కణాల (కణ పరిమాణం <10 μm) ఐసోస్టాటిక్ గ్రాఫైట్ నుండి యంత్రాల ద్వారా తయారు చేయబడతాయి. ఐసోస్టాటిక్ ప్రెస్సింగ్ ఏకరీతి ఐసోట్రోపిక్ ఉష్ణ వ్యాకోచాన్ని (CTE) నిర్ధారిస్తుంది, ఇది పదేపదే జరిగే ఉష్ణ చక్రాల కింద స్థానికీకరించిన ఉష్ణ ఒత్తిడి, వంకరపోవడం మరియు యాంత్రిక పగుళ్లను నివారిస్తుంది.

3. రక్షణాత్మక CVD సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) పూత

సిలికాన్ ఆవిరి మరియు క్షయకారక పర్జ్ వాయువులకు గురయ్యే కీలక భాగాలకు కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ (CVD) సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) యొక్క 50–80 μm దట్టమైన పొర పూత పూయబడుతుంది.

• తుప్పు నిరోధకం:బాష్పీభవనశీల సిలికాన్ ఆవిరి (SiO) మరియు గ్రాఫైట్ ఉపరితలం మధ్య జరిగే ప్రత్యక్ష రసాయన చర్యను (SiO + 2C → SiC + CO) నివారిస్తుంది, తద్వారా ఉపరితల కోత మరియు కార్బన్ ధూళి ఉత్పత్తిని తొలగిస్తుంది.
• జ్యామితీయ ఖచ్చితత్వం:30% ఎక్కువ సేవా వ్యవధుల పాటు ఖచ్చితమైన ఉష్ణ క్షేత్ర జ్యామితిని నిర్వహిస్తుంది.

కొలవబడిన పనితీరు డేటా & ఫీల్డ్ ట్రయల్ ధ్రువీకరణ

ఒక అగ్రశ్రేణి TOPCon సిలికాన్ వేఫర్ తయారీ కేంద్రంలో, 50 ఉత్పత్తి-స్థాయి 32-అంగుళాల CZ కొలిమిలలో 6 నెలల తులనాత్మక క్షేత్ర పరీక్ష నిర్వహించబడింది. ప్రామాణిక గ్రాఫైట్ భాగాలను VeTek సెమీకండక్టర్ యొక్క శుద్ధి చేసిన థర్మల్ ఫీల్డ్ సొల్యూషన్‌తో పోల్చే పనితీరు బెంచ్‌మార్క్ క్రింద ఇవ్వబడింది:

తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు (FAQ)

ముగింపు & సాంకేతిక సంప్రదింపులు

CVD SiC రక్షణతో కూడిన అత్యంత శుద్ధమైన ఐసోస్టాటిక్ గ్రాఫైట్ భాగాలకు అప్‌గ్రేడ్ చేయడం ద్వారా, 32-అంగుళాల N-రకం మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ వృద్ధిలో దిగుబడి మరియు మలినాల అడ్డంకులను పరిష్కరించడానికి ఒక ప్రత్యక్ష, కొలవగల మార్గం లభిస్తుంది. ప్రధాన దిగుబడిలో 18% మెరుగుదల మరియు థర్మల్ ఫీల్డ్ జీవితకాలం 30% పెరగడంతో, సోలార్ వేఫర్ తయారీదారులు గణనీయమైన పెట్టుబడిపై రాబడి (ROI)ని సాధించగలరు.