Vaka İncelemesi: N Tipi Silikon Üretiminde 32 İnçlik Monokristalin Termal Alanlar İçin Yüksek Saflıkta Grafit Bileşenler

Giriş: Yüksek Verimli N Tipi Silikon Üretiminde 32 İnçlik Termal Alan Zorluğu

Fotovoltaik endüstrisi P tipi PERC'den N tipi TOPCon ve Heteroeklem (HJT) güneş pillerine hızla geçiş yaparken, daha yüksek saflıkta silikon levhalara olan talep de hızla arttı. N tipi silikon alt tabakalar, son derece yüksek azınlık taşıyıcı ömrü (tipik olarak >300 μs) ve sıfıra yakın geçiş metal safsızlık kirliliği gerektirir.

Üretim hızını artırmak için silikon levha üreticileri pota boyutlarını 32 inç ve üzerine çıkarıyor. Bununla birlikte, 32 inçlik bir termal alanda 1450°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda çalışmak ciddi mühendislik zorlukları ortaya çıkarıyor:

1. Termal Bozunma ve Asimetri:Aşırı termal gradyanlar, standart grafit ısıtıcılarda ve kaidelerde yapısal deformasyona ve çatlamaya neden olur.
2. Uçucu Metal Kirliliği:Geleneksel grafit içindeki eser miktardaki safsızlık elementleri (Fe, Ni, Cu, V), uzun süreli kristal çekme işlemi sırasında buharlaşarak doğrudan erimiş silisyuma geçer ve azınlık taşıyıcı ömründe ciddi bozulmalara neden olur.

Mühendislik Çözümü: Ultra Saflaştırılmış İzostatik Grafit ve CVD SiC Koruma

Bu teknik darboğazların üstesinden gelmek için VeTek Semiconductor, yüksek sıcaklıkta halojen saflaştırmaya tabi tutulmuş yüksek yoğunluklu izostatik grafit ve koruyucu CVD Silisyum Karbür (SiC) kaplamalarından oluşan, 32 inçlik termal alan düzeneğinin tamamında kapsamlı bir malzeme yükseltmesi gerçekleştirdi.

1. Derin Halojen Saflaştırma (Kül İçeriği ≤ 2-5 ppm)

Standart endüstriyel grafit, 50 ppm ile 200 ppm arasında değişen miktarda kül içerir. Vakum altında 1450°C'de bu eser elementler buharlaşır. Tescilli Yüksek Sıcaklık Halojen Gazı Saflaştırma Prosesi'miz, metalik safsızlıkları 2400°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda uçucu halojen bileşiklerine (klorürler/florürler) dönüştürür.

• Parıltılı Deşarj Kütle Spektrometrisi (GDMS) TestiToplam metalik safsızlıkların (Fe, Cr, Ni, Cu, V) 0,5 ppm'nin altına düşürüldüğünü ve toplam kül içeriğinin ≤ 2 ppm olduğunu doğrular.
• Sonuç:Arka planda metalik gaz oluşumunu ortadan kaldırarak, 120 saatten fazla süren sürekli çekme döngüleri sırasında erimiş silikon havuzunu kirlenmeye karşı korur.

2. Isıl Kararlılık için Yüksek Yoğunluklu İzostatik Grafit Yapısı

Grafit ısıtıcı, pota ısıtıcı ve yalıtım haznesi gibi bileşenler, yüksek yoğunluklu (1,85 g/cm³), ince taneli (tane boyutu <10 μm) izostatik grafitten işlenmiştir. İzostatik presleme, düzgün izotropik termal genleşmeyi (CTE) sağlayarak, tekrarlanan termal döngüler altında yerel termal gerilimi, deformasyonu ve mekanik çatlamayı önler.

3. Koruyucu CVD Silisyum Karbür (SiC) Kaplama

Silikon buharına ve aşındırıcı temizleme gazlarına maruz kalan kritik bileşenler, 50-80 μm kalınlığında yoğun bir Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) Silisyum Karbür (SiC) tabakasıyla kaplanır.

• Korozyon Bariyeri:Uçucu silikon buharı (SiO) ile grafit alt tabaka arasında doğrudan kimyasal reaksiyonu (SiO + 2C → SiC + CO) önleyerek yüzey aşınmasını ve karbon tozu oluşumunu engeller.
• Geometrik Hassasiyet:%30 daha uzun servis aralıklarında termal alan geometrisini tam olarak korur.

Ölçülen Performans Verileri ve Saha Denemesi Doğrulaması

Birinci sınıf bir TOPCon silikon gofret üretim tesisinde, 50 adet üretim ölçekli 32 inçlik CZ fırınında 6 aylık karşılaştırmalı bir saha deneyi gerçekleştirildi. Aşağıda, standart grafit bileşenlerinin VeTek Semiconductor'ın saflaştırılmış termal alan çözümüyle karşılaştırıldığı performans kıyaslaması yer almaktadır:

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

Sonuç ve Teknik Danışmanlık

CVD SiC korumalı ultra saflaştırılmış izostatik grafit bileşenlerine geçiş, 32 inç N tipi monokristal silikon üretiminde verim ve safsızlık darboğazlarını çözmek için doğrudan ve ölçülebilir bir yol sunmaktadır. Birincil verimde %18'lik bir iyileşme ve termal alan ömründe %30'luk bir uzama ile güneş paneli üreticileri önemli bir yatırım getirisi elde edebilirler.