Analisis Keunggulan EpiWafer dan Masalah yang Ada

Baru-baru ini dilaporkan bahwa NexWafe GmbH, anak perusahaan Fraunhofer ISE di Jerman, sedang mengembangkan wafer silikon monokristalin melalui proses EpiWafer, tanpa peleburan, kristalisasi, pengecoran atau pemotongan ingot, dengan ketebalan serendah 120um, dan telah mencapai {{ 1}} persen efisiensi sel. EpiWafer tidak hanya secara signifikan mengurangi biaya produksi, tetapi juga sangat cocok dengan teknologi kristal tunggal tipe-n, dan akan menjadi bahan terbaik untuk teknologi TOPCon dan heterojunction di masa depan.

Apa itu EpiWafer, yang telah memenangkan hati banyak ibu kota dan akan memasuki produksi massal?

Salah satu alasan EpiWafer telah memenangkan hati banyak ibu kota adalah bahwa NexWafe menceritakan kisah yang tak terbayangkan: alih-alih memproduksi wafer silikon dengan rutinitas tradisional peleburan, pertumbuhan kristal, dan pengirisan, mereka dengan cerdik memproduksi wafer silikon langsung dari chlorosilane, bahan mentah dari polisilikon.

Proses produksi wafer silikon tradisional adalah pertama-tama memurnikan silikon industri menjadi polisilikon dengan kemurnian tinggi, kemudian melelehkan dan menarik kristal untuk menghasilkan ingot silikon, dan kemudian memotong ingot silikon menjadi wafer persegi.

Dari silikon industri hingga polisilikon dengan kemurnian tinggi, bukanlah proses fisik yang Anda bayangkan dengan melelehkan dan menghilangkan kotoran dan kemudian memurnikannya, tetapi mengubah silikon industri menjadi chlorosilane, dan kemudian mereduksinya menjadi polisilikon. Klorosilan di sini tidak hanya eksplosif, tetapi juga gas yang sangat beracun, itulah sebabnya pabrik polisilikon yang Anda lihat seperti pabrik kimia.

Foto: Pabrik produksi Polysilicon

Selain itu, proses selanjutnya dari peleburan, pertumbuhan kristal, pembentukan ingot, dan pengirisan perlu mengkonsumsi sejumlah besar energi listrik, dan sejumlah besar potongan akan dihasilkan ketika batang silikon silinder dipotong menjadi wafer silikon persegi. bersama-sama menjadi lumpur silika bernilai rendah). Pada 5 April, Yunnan mengumumkan pembatalan diskon harga listrik sesuai dengan persyaratan Komisi Reformasi dan Pembangunan Nasional, yang secara langsung menyebabkan penurunan harga saham LONGi sebesar 5,51 persen pada 6 April.

Sebelumnya, 1366 Technologies dari Amerika Serikat bercerita tentang tidak bermain kartu sesuai rutinitas. Ide 1366 adalah untuk mengkristalkan polisilikon cair langsung dalam cetakan wafer silikon dan membentuknya menjadi wafer silikon dalam satu langkah, menghilangkan langkah-langkah yang berlebihan seperti batang penarik untuk pertumbuhan dan pemotongan kristal, dan sangat mengurangi kehilangan bahan mentah. . Namun, proses ini belum dipromosikan karena biaya tinggi dan fakta bahwa kristal tunggal telah membentuk pengganti mutlak untuk polikristalin.

Dalam pandangan Fraunhofer ISE, proses 1366 terlalu rumit, dan dapat lebih disederhanakan dari silikon industri ke wafer silikon, seperti membaca karya Du Mu "Ada hujan selama Festival Qingming, dan pejalan kaki di jalan ingin menghancurkan jiwa mereka. Bisakah saya bertanya di mana restorannya? Anak gembala itu menunjukkan. Seperti "Desa Xinghua", itu terlalu bertele-tele dan dapat disederhanakan sebagai "Hujan Qingming, orang mati. Di mana anggurnya? Desa Xinghua"

Ide Fraunhofer ISE adalah untuk secara langsung memproduksi wafer individu dengan ketebalan standar dari chlorosilanes yang dihasilkan dari silikon industri.

Karena tidak perlu memproduksi bahan polisilikon dalam rantai nilai manufaktur, dan tidak perlu melelehkan bahan polisilikon untuk menarik kristal, dan tidak perlu lagi mengiris dan memotong, ini tidak hanya menghemat energi, mengurangi limbah, tetapi juga menyederhanakan prosesnya. Rantai nilai ini terjadi Dengan perubahan mendasar, biaya produksi pasti akan jauh lebih rendah dibandingkan dengan proses fabrikasi wafer tradisional.

Ini adalah EpiWafer, wafer silikon yang dibuat dengan proses yang cerdik.

Foto: Wafer Epitaxial (kanan) dipisahkan dari wafer benih yang dapat digunakan kembali (kiri)

Ide bisa liar, tetapi harus diuji dalam praktik. Bisakah ide Fraunhofer ISE menghasilkan solar wafer?

Jangan khawatir, teknologi Epiwafer bukanlah penemuan Fraunhofer ISE. Dalam industri elektronik, proses Epiwafer sudah menjadi metode pembuatan wafer yang matang.

Epiwafer diterjemahkan ke dalam bahasa Cina adalah "silikon epitaxial wafer". Sejak akhir 1950-an, wafer silikon epitaxial telah berhasil digunakan dalam pembuatan transistor frekuensi tinggi dan daya tinggi. Untuk memenuhi kebutuhan berbagai perangkat semikonduktor, berbagai teknologi epitaksi silikon telah diproduksi. Dari perspektif pembuatan perangkat, dapat dibagi menjadi epitaksi positif dan epitaksi terbalik, dan dari komposisi kimia, dapat dibagi menjadi homoepitaksi dan heteroepitaksi.

Metode untuk membuat wafer silikon epitaksi termasuk epitaksi fase uap, epitaksi fase cair, epitaksi berkas molekul, dan sejenisnya. Di antara mereka, epitaksi fase uap berbasis deposisi uap kimia (CVD) adalah metode utama untuk memproduksi wafer silikon epitaxial. Sumber gas yang umum digunakan adalah SiCl4, SiHCl3, SiH2Cl2 dan SiH44, dan sumber SiCl4 saat ini paling banyak digunakan.

Dalam teknologi EpiWafer, wafer silikon dapat dibuat dengan deposisi epitaksial gas chlorosilane sebagai lapisan silikon kristal tebal, yang kemudian dipisahkan setelah pertumbuhan untuk menghasilkan wafer individu dengan ketebalan standar, baik monolit silikon yang didoping tipe-n atau tipe-p. Wafer kristal dapat diproduksi.

Mengapa teknologi yang begitu baik belum digunakan dalam silikon surya? Hal ini sangat sederhana, efisien dan biaya. Karena EpiWafer telah digunakan dalam industri elektronik semikonduktor, pikirkan berapa kali biaya industri elektronik semikonduktor dibandingkan dengan energi matahari.

Pada tahun 2012, SUMCO Jepang, pabrik wafer semikonduktor terbesar kedua di dunia, menutup produksi wafer epitaxial silikon arus utama 12-inci karena biaya tinggi. SUMCO juga memiliki wafer silikon surya, tetapi juga ditarik karena biayanya terlalu tinggi. Meskipun SUMCO menguasai teknologi produksi wafer epitaxial silikon, SUMCO tidak digunakan untuk produksi wafer surya.

Secara teknis, wafer silikon yang digunakan dalam industri surya masih perlu memecahkan masalah pembangkit listrik, yang masih berbeda dari industri elektronik, dan jumlah wafer silikon yang digunakan dalam industri surya adalah beberapa kali lipat dari semikonduktor. industri. satu pertanyaan.

Itulah yang coba dipecahkan oleh Fraunhofer ISE.