Fotogalvaaniliste rakkude tootmisprotsessis on temperatuuri juhtimine võtmetegur, mis mõjutab rakkude efektiivsust ja stabiilsust.
Järgnevalt on toodud temperatuurikontrolli meetodid ja iga peamise tootmisühenduse võtmepunktid:
1. difusiooni sidumine
- Funktsioon: PN ristmiku moodustumine räni vahvli pinnale kõrge temperatuuriga difusiooni abil.
- Temperatuuri vahemik: tavaliselt vahemikus 800 ~ 1000 kraadi, sõltuvalt difusiooniallikast (nt fosfori difusioon või boori difusioon).
- juhtimismeetod:
- Torukujuline difusiooniahi koos ülitäpse temperatuuri juhtimissüsteemiga (nt PID-juhtimine), et hoida temperatuuri kõikumisi ± 1 kraadi jooksul.
- Räni vahvlid laaditakse läbi kvartspaatide ja kuumutatakse ühtlaselt, et vältida kohalikke temperatuuri erinevusi.
- ahju temperatuuri reaalajas jälgimine ja reaktsioonikiiruse reguleerimine gaasi voolu abil (nt hapnik, lämmastik).
2. söövitusprotsess
- Funktsioon: eemaldage liigne materjal servadest või pindadest ja optimeerige raku struktuur.
- Temperatuuri vahemik:
- Märg söövitus: Liiga vägivaldsete reaktsioonide vältimiseks kontrollitakse lahuse temperatuuri tavaliselt 20 ~ 30 kraadi juures.
- kuiv söövitus (näiteks plasma söövitamine): Räni vahvli kahjustuste vältimiseks peaks seadmeõõne temperatuur olema stabiilne 50 ~ 150 kraadi juures.
- juhtimismeetod:
- Lahuse temperatuuri säilitamiseks kasutab niiske söövitus termostaatilist veevanni või soojusvaheti.
- Kuiv söövitus reguleerib kambri temperatuuri läbi masina sisseehitatud temperatuuri juhtimissüsteemi, näiteks vee jahutamist või takistuse kuumutamist.
3. õhuke kile ladestumine (nt pecvd)
- Funktsioon: peegeldavate kattekihtide või passiivsuse kihtide (nt sinx) sadestumine räni vahvlite pinnale.
- Temperatuuri vahemik: madala temperatuuriga protsess (200 ~ 400 kraadi), et vältida kõrge temperatuuri tõttu räni vahvlite sekundaarseid kahjustusi.
- juhtimismeetod:
- RF-temperatuuri kontrollimiseks RF võimsuse ja gaasivoolu abil kasutage plasmaga täiustatud keemilise aurude sadestumise seadet (PECVD).
- Räni vahvli temperatuuri jälgimiseks reaalajas kasutatakse õõnsuses infrapuna temperatuuri mõõtes.
4. ekraani printimine ja paagutamine
- Funktsioon: elektroodide läga printimine ja juhtiv kontakti moodustamine paagutamise teel.
- Temperatuuri vahemik:
- Kuivatamise etapp: 100 ~ 150 kraadi lahustite eemaldamiseks.
- Paagutamise etapp: maksimaalne temperatuur on umbes 750 ~ 850 kraadi, et tagada läga ja räni vahvli sulandumine.
- juhtimismeetod:
- Kasutage ahelaga paagutusahju, millel on sektsioonikontroll (nt eelsoojendus, paagutamine, jahutustsoon).
- Elektroodide eemaldamise või vahvli väändumise vältimiseks infrapunakütte või kuuma õhu ringluse abil ühtlane kuumutamine.
5. Ümbritseva temperatuuri kontroll
- Puhas ruumi nõuded: Tootmistuba peab säilitama pidevat temperatuuri ja niiskust (näiteks temperatuur 22 ± 2 kraadi, niiskus 40 ~ 60%), et vältida räni vahvli oksüdatsiooni või seadmete täpsuse lagunemist.
- Seadmete jahutus: suure võimsusega seadmed (nt difusiooniahjud, PECVD) tuleb ülekuumenemise vältimiseks varustada jahutusveesüsteemiga.
6. Jälgimine ja tagasiside
- Andurid: kasutage termopaare, infrapunatermomeetreid või kiudoptilisi andureid, et jälgida kriitilisi sõlme temperatuure reaalajas.
- Automatiseerimissüsteem: Suletud ahela juhtimine saavutatakse kuumutamise/jahutusparameetrite dünaamilise reguleerimise teel PLC või DCS-süsteemide kaudu.
Peamised väljakutsed ja lahendused
- Ühtsuse probleemid: sõltumatu temperatuurikontroll mitmes temperatuurvööndis ja optimeeritud gaasi voolu kujundamine (nt gaasi jaotus difusiooniahjudes).
- Kiire kaldtee ja temperatuur: kasutage termilise inertsuse vähendamiseks ülitõhusaid termiliselt juhtivaid materjale, näiteks grafiidipaadid, või optimeerige ahju konstruktsioon.
- Protsesside erinev ühilduvus: näiteks tuleb topcon -rakkude tunneloksiidikiht valmistada madalal temperatuuril (umbes 300 kraadi), mis peab vastama seadme temperatuuri juhtimisvõimele.
Ülaltoodud rafineeritud temperatuuri juhtimise strateegiate kaudu saab fotogalvaaniliste rakkude muundamise efektiivsust ja saagikust märkimisväärselt parandada. Tegeliku tootmise korral tuleb temperatuuriparameetreid reguleerida vastavalt konkreetsele protsessile (näiteks PERC, HJT, Topcon).