Аналіз переваг та існуючих проблем EpiWafer

Нещодавно повідомлялося, що NexWafe GmbH, дочірня компанія Fraunhofer ISE в Німеччині, розробляє монокристалічні кремнієві пластини за допомогою процесу EpiWafer, без плавлення, кристалізації, лиття злитків або різання, товщиною всього 120 мкм і досягла {{ 1}} відсоток ефективності клітини. EpiWafer не тільки значно знижує витрати на виробництво, але й тісно відповідає технології монокристалів n-типу та стане найкращим матеріалом для майбутніх технологій TOPCon та гетеропереходів.

Що таке EpiWafer, який завоював прихильність багатьох столиць і ось-ось увійде в масове виробництво?

Однією з причин, чому EpiWafer завоювала прихильність багатьох столиць, є те, що NexWafe розповіла неймовірну історію: замість того, щоб виробляти кремнієві пластини традиційним способом плавлення, вирощування кристалів і нарізки, вони винахідливо виготовляли кремнієві пластини безпосередньо з хлорсилану, сировини. з полікремнію.

Традиційний процес виробництва кремнієвої пластини полягає в тому, щоб спочатку очистити промисловий кремній в полікремній високої чистоти, потім розплавити та витягнути кристали для отримання кремнієвих злитків, а потім розрізати кремнієві злитки на квадратні пластини.

Від промислового кремнію до полікремнію високої чистоти, це не фізичний процес, який ви уявляєте, розплавляючи та видаляючи домішки, а потім очищаючи, а перетворюючи промисловий кремній на хлорсилан, а потім перетворюючи його на полікремній. Хлоросилани тут не тільки вибухонебезпечні, але й дуже токсичні гази, тому полікремнієвий завод, який ви бачите, схожий на хімічний завод.

На фото: Завод з виробництва полікремнію

Крім того, для подальших процесів плавлення, росту кристалів, утворення злитків і нарізки потрібно витрачати велику кількість електричної енергії, і велика кількість обрізків буде утворюватися, коли циліндричний кремнієвий стрижень розрізається на квадратні кремнієві пластини. разом стають малоцінним кремнеземом). 5 квітня Юньнань оголосив про скасування знижок ціни на електроенергію відповідно до вимог Національної комісії розвитку та реформ, що безпосередньо призвело до падіння курсу акцій LONGi на 5,51 відсотка 6 квітня.

Раніше 1366 Technologies of the United States розповіла історію про те, що не грають у карти згідно з розпорядком. Ідея 1366 полягає в тому, щоб кристалізувати розплавлений полікремній безпосередньо в матриці кремнієвої пластини та сформувати її в кремнієву пластину за один крок, виключаючи зайві кроки, такі як витягування стрижнів для росту та різання кристалів, і значно зменшуючи втрати сировини. . Однак цей процес не був поширений через високу вартість і той факт, що монокристал утворив абсолютний замінник полікристалічного.

На думку Фраунгофера ISE, процес 1366 року є занадто складним, і його можна ще спростити від промислового кремнію до кремнієвих пластин, як і читання книги Ду Му «Під час фестивалю Цінмін йдуть дощі, і пішоходи на дорозі хочуть зламати свої душі Чи можу я запитати, де ресторан? — зазначив пастух. Як і «Село Синхуа», це занадто довго, і його можна спростити як «Цінмінський дощ, люди вмирають. Де вино? Село Синхуа"

Ідея Fraunhofer ISE полягає в тому, щоб безпосередньо виготовляти окремі пластини стандартної товщини з хлорсиланів, вироблених з промислового кремнію.

Оскільки немає необхідності виробляти полікремнієвий матеріал у ланцюжку створення вартості виробництва, а також немає необхідності розплавляти полікремнієвий матеріал для витягування кристалів, а також немає необхідності в подальшому нарізці та обрізанні, це не тільки заощаджує енергію, зменшує відходи, але й спрощує процес. Цей ланцюжок створення вартості відбувається. З фундаментальними змінами виробничі витрати, безумовно, будуть значно нижчими в порівнянні з традиційним процесом виготовлення пластин.

Це EpiWafer, кремнієва пластина, виготовлена ​​за допомогою геніального процесу.

На фото: епітаксіальна пластина (праворуч) відокремлена від пластини багаторазового використання (зліва)

Ідеї ​​можуть бути дикими, але їх потрібно перевірити на практиці. Чи може ідея Fraunhofer ISE виробляти сонячні пластини?

Не хвилюйтеся, технологія Epiwafer – це не винахід Fraunhofer ISE. У електронній промисловості процес Epiwafer вже є зрілим методом виробництва пластин.

Епівафля в перекладі на китайську — «кремнієва епітаксіальна пластина». З кінця 1950-х років кремнієві епітаксіальні пластини успішно використовуються у виробництві високочастотних і потужних транзисторів. Для того, щоб задовольнити потреби різноманітних напівпровідникових приладів, були розроблені різні технології кремнієвої епітаксії. З точки зору виробництва приладу його можна розділити на позитивну і зворотну епітаксію, а за хімічним складом — на гомеепітаксію і гетероепітаксію.

Методи одержання кремнієвих епітаксійних пластин включають парофазну епітаксію, рідкофазну епітаксію, молекулярно-променеву епітаксію тощо. Серед них епітаксія з парової фази на основі хімічного осадження з пари (CVD) є основним методом виробництва кремнієвих епітаксійних пластин. Зазвичай використовувані джерела газу - SiCl4, SiHCl3, SiH2Cl2 і SiH44, а джерело SiCl4 в даний час є найбільш поширеним.

У технології EpiWafer кремнієві пластини можуть бути виготовлені шляхом епітаксійного осадження газів хлорсилану у вигляді товстих шарів кристалічного кремнію, які потім відокремлюються після вирощування для отримання окремих пластин стандартної товщини, легованих кремнієвих монолітів n-типу або p-типу. Можна виготовляти кришталеві пластини.

Чому така хороша технологія не була використана в сонячному кремнії? Це дуже просто, ефективно і дорого. Оскільки EpiWafer використовується в промисловості напівпровідникової електроніки, подумайте, у скільки разів вартість напівпровідникової електронної промисловості перевищує вартість сонячної енергії.

У 2012 році японська SUMCO, друга за величиною фабрика напівпровідникових пластин у світі, припинила виробництво своїх 12-дюймових основних кремнієвих епітаксіальних пластин через високу вартість. SUMCO також має сонячні кремнієві пластини, але також відмовився, оскільки вартість була занадто високою. Хоча SUMCO володіє технологією виробництва кремнієвих епітаксійних пластин, вона не використовується для виробництва сонячних пластин.

Технічно кажучи, кремнієвим пластинам, які використовуються в сонячній промисловості, все ще потрібно вирішити проблему виробництва електроенергії, яка все ще відрізняється від електронної промисловості, а кількість кремнієвих пластин, що використовуються в сонячній промисловості, на кілька порядків кратна кількості напівпровідникових. промисловість. одне питання.

Це те, що Фраунгофер ISE намагається вирішити.