เรือ SiC กับเรือควอทซ์: การใช้งานในปัจจุบันและแนวโน้มในอนาคตในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

1. พลวัตของการเปลี่ยนตัว:เรือ SiC เรือควอทซ์ที่ท้าทาย

ทั้งคู่เรือ SiC และควอตซ์ทำหน้าที่คล้ายกันในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ อย่างไรก็ตาม,เรือซีซีแม้จะมีต้นทุนที่สูงกว่า แต่ก็ให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า ทำให้เป็นทางเลือกที่น่าดึงดูดมากขึ้นเรือควอทซ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์แปรรูปเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีความต้องการสูง เช่น การสะสมไอสารเคมีความดันต่ำ (LPCVD) และเตาหลอมโบรอน ในกระบวนการที่มีความต้องการน้อยกว่า วัสดุทั้งสองจะอยู่ร่วมกัน โดยที่ราคาเป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจสำหรับผู้ผลิต

(1) การทดแทนในเตาหลอม LPCVD และโบรอน

LPCVD มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างชั้นออกไซด์ในอุโมงค์และการสะสมชั้นโพลีซิลิคอนบนเซลล์แสงอาทิตย์ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูงซึ่งเรือไวต่อการสะสมของซิลิคอนบนพื้นผิวควอตซ์ด้วยค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับซิลิคอน จำเป็นต้องมีการทำความสะอาดกรดเป็นประจำเพื่อขจัดคราบสกปรกเหล่านี้และป้องกันการแตกร้าว การทำความสะอาดบ่อยครั้งนี้ควบคู่ไปกับควอตซ์ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงต่ำลง ส่งผลให้อายุการใช้งานสั้นลงและต้นทุนการดำเนินงานเพิ่มขึ้น

เรือซีซีในทางกลับกัน มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนใกล้เคียงกับซิลิคอน ทำให้ไม่จำเป็นต้องทำความสะอาดกรด ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงที่เหนือกว่าช่วยให้มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ทำให้เป็นสิ่งทดแทนในอุดมคติควอตซ์ในกระบวนการ LPCVD

เตาแพร่โบรอนใช้เพื่อสร้างตัวปล่อยชนิด P บนเวเฟอร์ซิลิคอนชนิด N โดยการเติมโบรอน อุณหภูมิที่สูงที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้ก็เป็นสิ่งที่ท้าทายเช่นกันเรือควอทซ์เนื่องจากมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงต่ำกว่า อีกครั้ง,เรือซีซีกลายเป็นสิ่งทดแทนที่เหมาะสม โดยให้ความทนทานที่สูงขึ้นอย่างมากในสภาวะที่ต้องการเหล่านี้

(2) การทดแทนในอุปกรณ์การประมวลผลอื่น ๆ

ในขณะที่SiC ภูมิใจนำเสนอประสิทธิภาพที่เหนือกว่าต้นทุนที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับควอตซ์จำกัดการใช้งานในการใช้งานที่มีความต้องการน้อยกว่า ซึ่งความแตกต่างของอายุการใช้งานระหว่างวัสดุทั้งสองมีความสำคัญน้อยกว่า ผู้ผลิตมักจะชั่งน้ำหนักการแลกเปลี่ยนระหว่างราคากับประสิทธิภาพเมื่อทำการเลือก อย่างไรก็ตามเนื่องจากต้นทุนการผลิตสำหรับเรือซีซีลดลงและความพร้อมทางการตลาดดีขึ้น คาดว่าจะก่อให้เกิดการแข่งขันที่รุนแรงขึ้น ซึ่งอาจกระตุ้นให้เกิดการปรับราคาที่อาจท้าทายการครอบงำของเรือควอทซ์.

2. อัตราการใช้งานปัจจุบัน:เรือ SiCดึงดูดพื้นดิน

ในบริบทของเทคโนโลยี Passivated Emitter และ Rear Cell (PERC) เรือจะใช้เป็นหลักในระหว่างการแพร่กระจายและการหลอมฟอสฟอรัสด้านหน้า ในทางกลับกัน เทคโนโลยีการสัมผัสแบบพาสซีฟออกไซด์ของอุโมงค์ (TOPCon) ต้องใช้เรือในการแพร่โบรอนด้านหน้า, LPCVD, การแพร่กระจายฟอสฟอรัสด้านหลัง และการอบอ่อน

ตอนนี้,เรือซีซีส่วนใหญ่จะใช้ในขั้นตอน LPCVD ของการผลิต TOPCon แม้ว่าการประยุกต์ใช้ในการแพร่โบรอนกำลังได้รับแรงฉุดและผ่านการทดสอบการตรวจสอบเบื้องต้นแล้ว แต่อัตราการนำไปใช้โดยรวมในอุตสาหกรรมการประมวลผลเซลล์แสงอาทิตย์ยังคงค่อนข้างต่ำ

3. แนวโน้มในอนาคต: SiC พร้อมสำหรับการเติบโต

มีหลายปัจจัยชี้ให้เห็นถึงอนาคตที่สดใสสำหรับเรือซีซีโดยคาดว่าส่วนแบ่งการตลาดจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่:

ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า: คุณสมบัติของวัสดุโดยธรรมชาติของ SiC โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่น LPCVD และการแพร่กระจายของโบรอน มีข้อได้เปรียบเหนือควอตซ์อย่างชัดเจน ส่งผลให้มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและลดต้นทุนการดำเนินงาน

การผลักดันอุตสาหกรรมเพื่อการลดต้นทุน: อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์พยายามอย่างต่อเนื่องในการลดต้นทุนและปรับปรุงประสิทธิภาพ ขนาดเวเฟอร์ที่ใหญ่ขึ้นกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อบรรลุเป้าหมายเหล่านี้ ในบริบทนี้ ประสิทธิภาพและความทนทานที่เหนือกว่าของเรือ SiC จะมีคุณค่ามากยิ่งขึ้น

ความต้องการที่เพิ่มขึ้น: ในขณะที่ภาคพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงขยายตัว ความต้องการส่วนประกอบที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้ เช่นเรือซีซีจะสูงขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

ในขณะที่ความท้าทายยังคงมีอยู่ รวมถึงการปรับขนาดการผลิตเพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นและการรับรองคุณภาพที่สม่ำเสมอ อนาคตของเรือซีซีในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ดูสดใส ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า เมื่อรวมกับแรงผลักดันของอุตสาหกรรมสำหรับโซลูชันที่คุ้มค่า ทำให้พวกเขากลายเป็นปัจจัยสำคัญที่สนับสนุนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์รุ่นต่อไป