Analyse des avantages d'EpiWafer et des problèmes existants

Il a été rapporté récemment que NexWafe GmbH, une filiale de Fraunhofer ISE en Allemagne, développe des plaquettes de silicium monocristallin via le procédé EpiWafer, sans fusion, cristallisation, coulée de lingots ou découpe, avec une épaisseur aussi faible que 120 um, et a atteint {{ 1}} % d'efficacité de la cellule. EpiWafer réduit non seulement considérablement les coûts de production, mais correspond également étroitement à la technologie monocristalline de type n et sera le meilleur matériau pour les futures technologies TOPCon et à hétérojonction.

Qu'est-ce que l'EpiWafer, qui a gagné les faveurs de nombreuses capitales et s'apprête à entrer dans la production de masse ?

L'une des raisons pour lesquelles EpiWafer a gagné la faveur de nombreuses capitales est que NexWafe a raconté une histoire inimaginable : au lieu de produire des plaquettes de silicium par la routine traditionnelle de fusion, de croissance cristalline et de tranchage, ils ont ingénieusement produit des plaquettes de silicium directement à partir de chlorosilane, la matière première de polysilicium.

Le processus traditionnel de production de tranches de silicium consiste d'abord à purifier le silicium industriel en polysilicium de haute pureté, puis à fondre et à extraire les cristaux pour produire des lingots de silicium, puis à couper les lingots de silicium en tranches carrées.

Du silicium industriel au polysilicium de haute pureté, ce n'est pas le processus physique que vous imaginez en faisant fondre et en éliminant les impuretés puis en purifiant, mais en convertissant le silicium industriel en chlorosilane, puis en le réduisant en polysilicium. Les chlorosilanes ici ne sont pas seulement explosifs, mais aussi des gaz hautement toxiques, c'est pourquoi l'usine de polysilicium que vous voyez ressemble à une usine chimique.

Sur la photo : Usine de production de polysilicium

De plus, les processus ultérieurs de fusion, de croissance cristalline, de formation de lingots et de tranchage doivent consommer une grande quantité d'énergie électrique, et une grande quantité de déchets sera générée lorsque la tige de silicium cylindrique est découpée en tranches de silicium carrées. deviennent ensemble une boue de silice de faible valeur). Le 5 avril, le Yunnan a annoncé l'annulation des remises sur les prix de l'électricité conformément aux exigences de la Commission nationale du développement et de la réforme, ce qui a directement entraîné une baisse de 5,51 % du cours de l'action de LONGi le 6 avril.

Auparavant, 1366 Technologies des États-Unis racontaient une histoire de ne pas jouer aux cartes selon la routine. L'idée de 1366 est de cristalliser le polysilicium fondu directement dans la matrice de la plaquette de silicium et de le transformer en une plaquette de silicium en une seule étape, en éliminant les étapes redondantes telles que la traction de tiges pour la croissance et la coupe des cristaux, et réduit considérablement la perte de matières premières . Cependant, ce processus n'a pas été promu en raison du coût élevé et du fait que le monocristal a formé un substitut absolu au polycristallin.

De l'avis de Fraunhofer ISE, le processus de 1366 est trop compliqué, et il peut être encore simplifié du silicium industriel aux tranches de silicium, tout comme la lecture de Du Mu "Il y a des pluies pendant le festival de Qingming, et les piétons sur la route veulent se briser l'âme . Puis-je demander où est le restaurant ? Le jeune berger a souligné. Comme "Xinghua Village", c'est trop long et peut être simplifié comme "Qingming pleut, les gens meurent. Où est le vin ? Village de Xinghua"

L'idée de Fraunhofer ISE est de produire directement des tranches individuelles d'épaisseur standard à partir de chlorosilanes produits à partir de silicium industriel.

Puisqu'il n'est pas nécessaire de produire du polysilicium dans la chaîne de valeur de fabrication, et qu'il n'est pas nécessaire de faire fondre le polysilicium pour l'extraction des cristaux, et qu'il n'est pas nécessaire de trancher et de couper ultérieurement, cela permet non seulement d'économiser de l'énergie, de réduire les déchets, mais également de simplifier le processus. Cette chaîne de valeur se produit Avec le changement fondamental, le coût de production sera certainement nettement inférieur par rapport au processus traditionnel de fabrication de plaquettes.

Il s'agit d'EpiWafer, une plaquette de silicium fabriquée selon un procédé ingénieux.

Sur la photo : plaquette épitaxiale (à droite) séparée de la plaquette de semences réutilisable (à gauche)

Les idées peuvent être folles, mais elles doivent être testées dans la pratique. L'idée de Fraunhofer ISE peut-elle produire des wafers solaires ?

Ne vous inquiétez pas, la technologie Epiwafer n'est pas l'invention de Fraunhofer ISE. Dans l'industrie électronique, le procédé Epiwafer est déjà une méthode mature de fabrication de plaquettes.

Epiwafer traduit en chinois est "plaquette épitaxiale de silicium". Depuis la fin des années 1950, les tranches épitaxiales de silicium ont été utilisées avec succès dans la fabrication de transistors haute fréquence et haute puissance. Afin de répondre aux besoins de divers dispositifs semi-conducteurs, diverses technologies d'épitaxie de silicium ont été produites en conséquence. Du point de vue de la fabrication du dispositif, il peut être divisé en épitaxie positive et épitaxie inverse, et de la composition chimique, il peut être divisé en homoépitaxie et hétéroépitaxie.

Les procédés de préparation de tranches épitaxiées de silicium comprennent l'épitaxie en phase vapeur, l'épitaxie en phase liquide, l'épitaxie par jet moléculaire, etc. Parmi eux, l'épitaxie en phase vapeur basée sur le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est la méthode courante pour produire des tranches épitaxiales de silicium. Les sources de gaz couramment utilisées sont SiCl4, SiHCl3, SiH2Cl2 et SiH44, et la source SiCl4 est actuellement la plus largement utilisée.

Dans la technologie EpiWafer, les tranches de silicium peuvent être fabriquées par dépôt épitaxial de gaz de chlorosilane sous forme de couches épaisses de silicium cristallin, qui sont ensuite séparées après croissance pour produire des tranches individuelles d'épaisseur standard, des monolithes de silicium dopés de type n ou de type p. Des tranches de cristal peuvent être produites.

Comment se fait-il qu'une si bonne technologie n'ait pas été utilisée dans le silicium solaire ? C'est très simple, efficace et peu coûteux. Étant donné qu'EpiWafer a été utilisé dans l'industrie de l'électronique à semi-conducteurs, pensez à combien de fois le coût de l'industrie de l'électronique à semi-conducteurs est celui de l'énergie solaire.

En 2012, la société japonaise SUMCO, la deuxième plus grande usine de tranches de semi-conducteurs au monde, a arrêté la production de ses tranches épitaxiales de silicium grand public de 12- pouces en raison des coûts élevés. SUMCO a également des plaquettes de silicium solaires, mais s'est également retiré car le coût était trop élevé. Bien que SUMCO maîtrise la technologie de production de wafers épitaxiés en silicium, elle n'est pas utilisée pour la production de wafers solaires.

Techniquement parlant, les tranches de silicium utilisées dans l'industrie solaire doivent encore résoudre un problème de production d'énergie, qui est encore différent de l'industrie électronique, et le nombre de tranches de silicium utilisées dans l'industrie solaire est de plusieurs ordres de grandeur multiples du semi-conducteur industrie. une question.

C'est ce que Fraunhofer ISE essaie de résoudre.