قوارب SiC مقابل قوارب الكوارتز: الاستخدام الحالي والاتجاهات المستقبلية في تصنيع أشباه الموصلات

1. ديناميات الاستبدال:قوارب SiC تتحدى قوارب الكوارتز

كلاهماقوارب كربيد السيليكون والكوارتزتخدم وظائف مماثلة في تصنيع أشباه الموصلات. لكن،قوارب كربيد السيليكون، على الرغم من ارتفاع تكلفتها، فإنها تقدم أداءً فائقًا، مما يجعلها بديلاً جذابًا بشكل متزايدقوارب الكوارتز، لا سيما في معدات معالجة الخلايا الشمسية المطلوبة مثل ترسيب البخار الكيميائي منخفض الضغط (LPCVD) وأفران نشر البورون. وفي العمليات الأقل تطلبًا، تتعايش كلتا المادتين، حيث يكون السعر عاملاً حاسماً بالنسبة للمصنعين.

(1) الاستبدال في أفران LPCVD وأفران نشر البورون

يعد LPCVD أمرًا ضروريًا لإنشاء طبقات أكسيد الأنفاق وترسيب طبقات البولي سيليكون على الخلايا الشمسية. وتنطوي هذه العملية على درجات حرارة عالية حيث تكون القوارب عرضة لترسب السيليكون على أسطحها.كوارتز، مع معامل التمدد الحراري المختلف بشكل كبير مقارنة بالسيليكون، يتطلب تنظيفًا حمضيًا منتظمًا لإزالة هذه الرواسب ومنع التشقق. هذا التنظيف المتكرر، إلى جانبكوارتزتؤدي قوة انخفاض درجة الحرارة المرتفعة إلى عمر افتراضي أقصر وزيادة تكاليف التشغيل.

قوارب كربيد السيليكونومن ناحية أخرى، تمتلك معامل تمدد حراري قريب من السيليكون، مما يلغي الحاجة إلى التنظيف بالأحماض. كما تساهم قوتها الفائقة في تحمل درجات الحرارة العالية في إطالة العمر الافتراضي، مما يجعلها بديلاً مثاليًاكوارتزفي عمليات LPCVD.

تُستخدم أفران نشر البورون لإنشاء باعث من النوع P على رقائق السيليكون من النوع N عن طريق تطعيمها بالبورون. تشكل درجات الحرارة المرتفعة التي تنطوي عليها هذه العملية أيضًا تحديًاقوارب الكوارتزبسبب انخفاض قوتها في درجات الحرارة العالية. مرة أخرى،قوارب كربيد السيليكونتظهر كبديل مناسب، مما يوفر متانة أعلى بكثير في هذه الظروف الصعبة.

(2) الاستبدال في معدات المعالجة الأخرى

بينماتفتخر SiCأداء متفوق، وتكلفتها أعلى مقارنةكوارتزيحد من اعتماده في التطبيقات الأقل تطلبًا حيث يكون فرق العمر بين المادتين أقل أهمية. غالبًا ما يزن المصنعون المفاضلة بين السعر والأداء عند اختيارهم. ومع ذلك، كتكاليف الإنتاج لقوارب كربيد السيليكونومع انخفاضها وتحسن توافرها في السوق، من المتوقع أن تشكل منافسة أقوى، مما قد يؤدي إلى تعديلات الأسعار التي يمكن أن تزيد من تحدي هيمنةقوارب الكوارتز.

2. معدلات الاستخدام الحالية:قوارب كربيد السيليكونكسب الأرض

في سياق تكنولوجيا الباعث السلبي والخلية الخلفية (PERC)، تُستخدم القوارب في المقام الأول أثناء نشر الفوسفور في الجانب الأمامي وتليينه. من ناحية أخرى، تتطلب تقنية الاتصال التخميل بأكسيد النفق (TOPCon) استخدام قوارب في انتشار البورون في الجانب الأمامي، وLPCVD، ونشر الفوسفور في الجانب الخلفي، والتليين.

حالياً،قوارب كربيد السيليكونيتم استخدامها بشكل أساسي في مرحلة LPCVD لإنتاج TOPCon. على الرغم من أن تطبيقها في نشر البورون يكتسب قوة جذب واجتاز اختبارات التحقق الأولية، إلا أن معدل اعتمادها الإجمالي في صناعة معالجة الخلايا الشمسية لا يزال منخفضًا نسبيًا.

3. الاتجاهات المستقبلية: SiC مهيأة للنمو

تشير العديد من العوامل إلى مستقبل واعد لـقوارب كربيد السيليكون، ومن المتوقع أن تزيد حصتها في السوق بشكل كبير. وتشمل هذه العوامل:

الأداء المتفوق: توفر خصائص المواد المتأصلة في SiC، خاصة في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية مثل LPCVD وانتشار البورون، ميزة واضحة على الكوارتز، مما يترجم إلى عمر أطول وتكاليف تشغيل أقل.

الصناعة تدفع من أجل خفض التكلفة: تسعى الصناعة الكهروضوئية باستمرار إلى خفض التكلفة وتحسين الكفاءة. أصبحت أحجام الرقاقات الأكبر حجمًا شائعة بشكل متزايد كوسيلة لتحقيق هذه الأهداف. وفي هذا السياق، يصبح الأداء المتفوق والمتانة لقوارب SiC أكثر قيمة.

الطلب المتزايد: مع استمرار توسع قطاع الطاقة الشمسية، يزداد الطلب على المكونات الموثوقة وعالية الأداءقوارب كربيد السيليكونسوف ترتفع لا محالة

وفي حين لا تزال هناك تحديات، بما في ذلك توسيع نطاق الإنتاج لتلبية الطلب المتزايد وضمان الجودة المتسقة، فإن مستقبلقوارب كربيد السيليكونفي صناعة أشباه الموصلات تبدو مشرقة. إن أدائها المتفوق، جنبًا إلى جنب مع توجه الصناعة نحو حلول فعالة من حيث التكلفة، يضعها كعامل تمكين رئيسي للجيل القادم من تصنيع الخلايا الشمسية.