قایق های SiC در مقابل قایق های کوارتز: استفاده فعلی و روندهای آینده در ساخت نیمه هادی

1. دینامیک تعویض:قایق های SiC به چالش کشیدن قایق های کوارتز

هر دوقایق های SiC و کوارتزعملکردهای مشابهی را در تولید نیمه هادی انجام می دهند. با این حال،قایق های SiCعلیرغم هزینه بالاتر، عملکرد برتر را ارائه می دهند و آنها را به یک جایگزین جذاب تبدیل می کندقایق های کوارتزبه ویژه در تجهیزات پردازش سلول های خورشیدی مانند رسوب بخار شیمیایی کم فشار (LPCVD) و کوره های انتشار بور. در فرآیندهای کم تقاضا، هر دو ماده با هم وجود دارند و قیمت یک عامل کلیدی برای تولیدکنندگان است.

(1) جایگزینی در کوره های انتشار LPCVD و بور

LPCVD برای ایجاد لایه های اکسید تونلی و رسوب لایه های پلی سیلیکون روی سلول های خورشیدی بسیار مهم است. این فرآیند شامل دماهای بالا است که در آن قایق ها مستعد رسوب سیلیکون بر روی سطوح خود هستند.کوارتزبا ضریب انبساط حرارتی بسیار متفاوت خود در مقایسه با سیلیکون، برای حذف این رسوبات و جلوگیری از ترک خوردن نیاز به تمیز کردن منظم اسیدی دارد. این تمیز کردن مکرر، همراه باکوارتزاستحکام کمتر در دمای بالا، منجر به طول عمر کوتاه‌تر و افزایش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.

قایق های SiCاز طرف دیگر دارای ضریب انبساط حرارتی نزدیک به سیلیکون است که نیاز به تمیز کردن اسید را از بین می برد. استحکام بالای آنها در دمای بالا به طول عمر بیشتر کمک می کند و آنها را به یک جایگزین ایده آل تبدیل می کندکوارتزدر فرآیندهای LPCVD

کوره های انتشار بور برای ایجاد امیتر نوع P بر روی ویفرهای سیلیکونی نوع N با دوپ کردن آنها با بور استفاده می شود. دماهای بالا درگیر در این فرآیند نیز چالشی برایقایق های کوارتزبه دلیل استحکام کمتر در دمای بالا. باز هم،قایق های SiCبه عنوان یک جایگزین مناسب ظاهر می شود و دوام بسیار بالاتری را در این شرایط سخت ارائه می دهد.

(2) جایگزینی در سایر تجهیزات پردازش

در حالی کهSiC به خود می بالدعملکرد برتر، هزینه بالاتر آن در مقایسه باکوارتزپذیرش آن را در کاربردهای کم تقاضا که در آن تفاوت طول عمر بین دو ماده کمتر قابل توجه است، محدود می کند. تولیدکنندگان اغلب هنگام انتخاب خود، مبادله قیمت و عملکرد را می سنجند. با این حال، به عنوان هزینه های تولید برایقایق های SiCکاهش یافته و در دسترس بودن آنها در بازار بهبود می‌یابد، انتظار می‌رود که آنها رقابت قوی‌تری ایجاد کنند، که به طور بالقوه باعث تعدیل قیمت می‌شود که می‌تواند تسلط را بیشتر به چالش بکشد.قایق های کوارتز.

2. نرخ استفاده فعلی:قایق های SiCبه دست آوردن زمین

در زمینه فناوری فرستنده غیرفعال و سلول عقب (PERC)، قایق ها عمدتاً در هنگام انتشار و بازپخت فسفر در سمت جلو استفاده می شوند. از طرف دیگر، فناوری تماس غیرفعال شده با اکسید تونل (TOPCon)، به قایق هایی در قسمت جلویی انتشار بور، LPCVD، انتشار فسفر در سمت عقب و بازپخت نیاز دارد.

در حال حاضر،قایق های SiCعمدتاً در مرحله LPCVD تولید TOPCon مورد استفاده قرار می گیرند. اگرچه کاربرد آنها در انتشار بور در حال افزایش است و آزمایش های اعتبار سنجی اولیه را پشت سر گذاشته است، نرخ پذیرش کلی آنها در صنعت پردازش سلول های خورشیدی نسبتاً پایین است.

3. روندهای آینده: SiC آماده رشد است

عوامل متعددی به آینده امیدوار کننده ای اشاره می کندقایق های SiC، با انتظار می رود سهم بازار آنها به طور قابل توجهی افزایش یابد. این عوامل عبارتند از:

عملکرد برتر: خواص ذاتی مواد SiC، به ویژه در کاربردهای با دمای بالا مانند LPCVD و انتشار بور، مزیت آشکاری نسبت به کوارتز ارائه می‌کند که باعث طول عمر بیشتر و کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.

فشار صنعت برای کاهش هزینه: صنعت فتوولتائیک دائما در تلاش برای کاهش هزینه و بهبود کارایی است. اندازه های بزرگتر ویفر به عنوان وسیله ای برای دستیابی به این اهداف به طور فزاینده ای محبوب می شوند. در این زمینه، عملکرد و دوام برتر قایق های SiC حتی ارزشمندتر می شود.

رشد تقاضا: با ادامه گسترش بخش انرژی خورشیدی، تقاضا برای قطعات با کارایی بالا و قابل اعتماد مانندقایق های SiCناگزیر افزایش خواهد یافت.

در حالی که چالش‌ها، از جمله افزایش مقیاس تولید برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد و اطمینان از کیفیت ثابت، باقی مانده است، آیندهقایق های SiCدر صنعت نیمه هادی روشن به نظر می رسد. عملکرد برتر آن‌ها، همراه با تلاش صنعت برای راه‌حل‌های مقرون‌به‌صرفه، آن‌ها را به‌عنوان یک توانمندساز کلیدی نسل بعدی تولید سلول‌های خورشیدی قرار می‌دهد.