عملية ترسيب طبقة التخميل الضوئية للأغشية الرقيقة

طرق ترسيب طبقة التخميل الطبقة الرقيقة

العملية الأساسية في تحضير خلايا TOPCon

إن عملية تحضير خلايا TOPCon عبارة عن سلسلة دقيقة من الخطوات، كل منها مهم للغاية بالنسبة للكفاءة والأداء العام للمنتج النهائي. تبدأ هذه العملية بما يلي التنظيف والنفش والتأكد من خلو سطح رقاقة السيليكون من الملوثات التي قد تعيق الخطوات اللاحقة. بعد ذلك، يتم إجراء نشر البورون من الجانب الأمامي لإدخال ذرات البورون في شبكة السيليكون، مما يعزز الخصائص الكهربائية للخلية.

بعد ذلك، تتم عملية إزالة ذرات البورون من الجانب الأمامي وحفر الجانب الخلفي لتنظيف السطح الخلفي وإعداده لمزيد من المعالجة. ويلي ذلك تحضير تلامس تخميل تحضير تلامس تخميل طبقة الأكسيد حيث يتم ترسيب طبقة أكسيد لتخميل سطح السيليكون، مما يقلل من خسائر إعادة التركيب. ترسيب ترسيب الجانب الأمامي من الألومينا طبقة إضافية من الحماية والتخميل.

بعد ذلك يتم ترسيب نيتريد السيليكون من الجانب الأمامي والجانب الخلفي باستخدام ترسيب البخار الكيميائي (CVD)، وهي خطوة محورية في العملية. وتُعد عملية الترسيب بالبخار الكيميائي CVD حلقة العملية الأساسية في هذا التسلسل، حيث تضمن ترسيب نيتريد السيليكون بشكل موحد وعالي الجودة، وهو أمر بالغ الأهمية لخصائص التخميل ومقاومة الانعكاس في الخلية. تتضمن عملية التفريغ القابل للقنوات CVD التفاعل الكيميائي لمخاليط الغازات في درجات حرارة مرتفعة، مما يؤدي إلى ترسيب طبقة صلبة على رقاقة السيليكون.

بعد ترسيب نيتريد السيليكون، تستمر العملية مع طباعة الشاشة لتطبيق المعاجين الموصلة لتشكيل التلامسات الكهربائية. ويتبع ذلك التلبيد الذي يدمج المعاجين بالسيليكون، مما يخلق وصلات كهربائية قوية. وتشمل الخطوات النهائية الاختبار والفرز لضمان استيفاء كل خلية لمعايير الأداء المطلوبة قبل دمجها في الوحدات.

وباختصار، فإن عملية تحضير خلايا TOPCon عبارة عن سلسلة معقدة ولكن محكومة للغاية من الخطوات، حيث تلعب عملية التخميل بالقطع القابل للذوبان دورًا محوريًا في تحقيق خصائص التخميل والأداء المطلوبة.

التصنيف حسب طريقة تشكيل الفيلم

تُصنف عملية ترسيب طبقة التخميل الرقيقة إلى طريقتين أساسيتين بناءً على كيفية تشكيل الفيلم: الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) والترسيب الكيميائي للبخار (CVD). لكل طريقة آلياتها وتطبيقاتها الفريدة في الصناعة الكهروضوئية.

ينطوي الترسيب الفيزيائي بالبخار الكهروضوئي على النقل المادي للمواد من المصدر إلى الركيزة، وعادةً ما يتم ذلك في ظروف التفريغ. وتتضمن هذه الطريقة تقنيات مثل التبخير والرش والترسيب بالحزمة الأيونية. وتشتهر تقنية PVD بقدرتها على إنتاج أغشية عالية الجودة وكثيفة ذات التصاق ممتاز بالركيزة. ومع ذلك، فإنها غالبًا ما تتطلب معدات أكثر تعقيدًا ويمكن أن تكون أقل كفاءة للإنتاج على نطاق واسع مقارنةً بالترسيب بالتقنية CVD.

من ناحية أخرى، تعتمد تقنية CVD على التفاعلات الكيميائية بين الغازات لترسيب طبقة صلبة على سطح رقاقة السيليكون. وتنقسم هذه الطريقة أيضًا إلى عدة فئات فرعية استنادًا إلى ظروف التفاعل، بما في ذلك CVD بالضغط الجوي (APCVD)، وCVD بالضغط المنخفض CVD (LPCVD)، وCVD المعزز بالبلازما CVD (PECVD)، وCVD بالبلازما عالية الكثافة CVD (HDPCVD)، والترسيب بالطبقة الذرية (ALD). ومن بين هذه التقنيات، تبرز تقنية LPCVD و PECVD بشكل خاص في عملية تصنيع خلايا TOPCon نظرًا لكفاءتها وقابليتها للتطوير.

ومما يؤكد انتشار تقنية CVD في هذه الصناعة ارتفاع نسبة معدات عملية CVD المستخدمة. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى قدرة CVD على التعامل مع الإنتاج على نطاق واسع بكفاءة أكبر، وقدرته على التكيف مع مختلف عمليات الخلايا، وانخفاض تكاليفه التشغيلية مقارنةً بالتقنية البولي فينيل كربون. على الرغم من الاستثمار الأولي الأعلى في معدات الطباعة بالبطاريات القابلة للتفريغ بالبطاريات CVD، فإن الفوائد طويلة الأجل من حيث سرعة الإنتاج وفعالية التكلفة تجعلها الخيار المفضل للعديد من الشركات المصنعة.

باختصار، في حين أن كلاً من الترسيب الفيزيائي بالتقنية الفيزيائية (PVD) والترسيب بالترسيب الفيزيائي بالتقنية CVD لهما مزاياهما الخاصة، فإن هيمنة تقنية الترسيب الفيزيائي بالتقنية الفيزيائية في عملية ترسيب طبقة التخميل الرقيقة هي شهادة على كفاءتها وملاءمتها لإنتاج الخلايا الكهروضوئية على نطاق واسع.

ترسيب البخار الفيزيائي (PVD)

ترسيب البخار الفيزيائي (PVD) هو عملية حاسمة في تكنولوجيا الأغشية الرقيقة، تنطوي على تحويل المادة من الحالة الصلبة إلى حالة البخار وإعادة ترسيبها لاحقاً على الركيزة. تُستخدم هذه الطريقة عادةً تحت ظروف الغاز أو البلازما منخفضة الضغط، مما يسهل تشكيل الأغشية الرقيقة على ركائز مختلفة. تشمل التقنيات الأساسية في تقنية PVD ما يلي التبخير و التبخير والرش لكل منهما آليات تشغيلية وتطبيقات متميزة.

التبخير هي عملية يتم فيها تسخين المادة المصدر إلى نقطة التبخير في بيئة مفرغة من الهواء. ويؤدي هذا التسخين إلى تحول المادة إلى بخار يتكثف بعد ذلك على الركيزة مكونًا طبقة رقيقة. هذه الطريقة فعالة بشكل خاص للمواد ذات درجات انصهار منخفضة وتستخدم عادة لترسيب المعادن وبعض المواد العازلة.

في المقابل الرذاذ يتضمن استخدام بلازما لقصف المادة المصدر بالأيونات، وعادةً ما تكون أيونات الأرجون. ويؤدي هذا القصف الأيوني إلى إزاحة الذرات من المادة المصدر، مما يؤدي إلى تكوين بخار يترسب بعد ذلك على الركيزة. تشتهر عملية الرش بالخرق بقدرتها على ترسيب مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك المواد ذات درجات الانصهار العالية والتركيبات المعقدة، مما يجعلها خيارًا متعدد الاستخدامات لمختلف التطبيقات الصناعية.

تُعد عمليات الترسيب بالترسيب بالانبعاث البفطيسي (PVD) ضرورية في تصنيع العناصر التي تتطلب أغشية رقيقة دقيقة ووظيفية، كما هو الحال في صناعات الإلكترونيات والبصريات. وتسمح القدرة على التحكم في معلمات الترسيب، مثل درجة الحرارة والضغط وظروف البلازما، بإنشاء أغشية ذات خصائص ميكانيكية أو بصرية أو كيميائية أو إلكترونية محددة. وتجعل هذه الدقة من الترسيب بالترسيب الكيميائي بالتقنية البفديوية حجر الزاوية في تطوير التقنيات المتقدمة والمكونات عالية الأداء.

ترسيب البخار الكيميائي (CVD)

الترسيب الكيميائي بالبخار الكيميائي (CVD) هو طريقة ترسيب متطورة تعمل بالتفريغ تستخدم لإنتاج مواد صلبة عالية الجودة وعالية الأداء، وغالباً ما تستخدم في صناعة أشباه الموصلات لترسيب الأغشية الرقيقة. وتتضمن هذه العملية تعريض رقاقة السيليكون (الركيزة) لواحد أو أكثر من السلائف المتطايرة، والتي تخضع لتفاعلات كيميائية و/أو تحلل كيميائي على سطح الركيزة لتشكيل الفيلم المطلوب. وتنتج هذه التفاعلات عادةً منتجات ثانوية متطايرة يتم إزالتها لاحقًا بواسطة تدفق الغاز داخل غرفة التفاعل.

تُصنف تقنيات التصوير المقطعي بالقنوات CVD على نطاق واسع بناءً على ظروف التفاعل مثل الضغط ونوع السلائف. ويشمل هذا التصنيف:

• الضغط الجوي CVD (APCVD): تُجرى تحت الضغط الجوي.
• تقنية CVD منخفضة الضغط (LPCVD): تعمل تحت ضغط منخفض لتعزيز التوحيد وجودة الفيلم.
• تقنية CVD المعززة بالبلازما (PECVD): يستخدم البلازما لتسهيل التفاعلات الكيميائية في درجات حرارة منخفضة.
• التفريغ القابل للتفريغ القابل للتبريد الذاتي عالي الكثافة بالبلازما (HDPCVD): يستخدم بلازما عالية الكثافة للحصول على خصائص غشاء متفوقة.
• ترسيب الطبقة الذرية (ALD): عملية متسلسلة ومحدودة ذاتيًا تقوم بترسيب الأفلام طبقة ذرية واحدة في كل مرة.

ويوفر كل نوع من أنواع الترسيب بالترسيب بالقطع القابل للذرة مزايا فريدة ويتم اختياره بناءً على المتطلبات المحددة لعملية تصنيع أشباه الموصلات، مثل توحيد الفيلم ومعدل الترسيب وقيود درجة الحرارة.

لا يُعد CVD محوريًا في تصنيع أشباه الموصلات فحسب، بل يجد أيضًا تطبيقات في التصنيع الدقيق لترسيب مجموعة متنوعة من المواد، بما في ذلك ثاني أكسيد السيليكون والكربيد والنتريد والأكسونيتريد، بالإضافة إلى المواد المتقدمة مثل الأنابيب النانوية الكربونية والجرافين. إن تعدد الاستخدامات والدقة التي تتسم بها تقنية CVD تجعلها تقنية لا غنى عنها في مجال ترسيب الأغشية الرقيقة.

متغيرات عملية TOPCon

LPCVD (ترسيب البخار منخفض الضغط)

LPCVD، أو ترسيب البخار الكيميائي منخفض الضغط، هي عملية حرارية متطورة تُستخدم لترسيب الأغشية الرقيقة من سلائف الطور الغازي عند ضغوط تحت الغلاف الجوي. وتتضمن هذه الطريقة استخدام مادة أو عدة مواد غازية تخضع لتفاعلات تحلل حراري عند ضغوط منخفضة. وتؤدي هذه التفاعلات إلى تكوين الفيلم المطلوب على سطح الركيزة. ويتم اختيار ظروف العملية بدقة لضمان أن معدل النمو محكوم في المقام الأول بمعدل التفاعل السطحي، والذي يعتمد بدرجة كبيرة على درجة الحرارة.

يتم تنفيذ التحكم في درجة الحرارة في تقنية LPCVD بدقة عالية، مما يؤدي إلى توحيد استثنائي عبر الاختلافات داخل الرقاقة، ومن رقاقة إلى رقاقة، ومن رقاقة إلى أخرى، ومن تشغيل إلى آخر. هذه الدقة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الاتساق في جودة وخصائص الرقائق المودعة. تعزز بيئة الضغط المنخفض في تقنية LPCVD بشكل كبير من معامل انتشار الغاز ومتوسط المسار الحر داخل غرفة التفاعل. ويترجم هذا التحسن إلى توحيد أفضل للفيلم وتوحيد المقاومة والقدرة على ملء تغطية الخندق. كما أن معدل نقل الغاز الأسرع في بيئة الضغط المنخفض يساعد أيضًا في إزالة الشوائب والمنتجات الثانوية للتفاعل بسرعة من الركيزة، وبالتالي كبح التثبيط الذاتي وتعزيز كفاءة الإنتاج.

وعلاوة على ذلك، لا يستلزم تقنية LPCVD استخدام الغازات الحاملة، مما يقلل بشكل كبير من احتمال تلوث الجسيمات. وهذا يجعل تقنية LPCVD طريقة مفضلة في صناعة أشباه الموصلات عالية القيمة لترسيب الأغشية الرقيقة. وتركز التطورات الأخيرة في تقنية LPCVD على تحقيق قدرات منخفضة الإجهاد ومتعددة الوظائف، مما يزيد من توسيع تطبيقاتها وتحسين أدائها في مختلف البيئات الصناعية.

الترسيب بالبخار المعزز بالبلازما (PECVD)

الترسيب بالبخار الكيميائي المحسّن بالبلازما (PECVD) هو تقنية متطورة تُستخدم لترسيب الأغشية الرقيقة على الركائز، خاصة في صناعة أشباه الموصلات. تستفيد هذه الطريقة من طاقة الموجات الدقيقة أو الترددات الراديوية (RF) لتوليد البلازما محليًا، مما يعزز بشكل كبير التفاعلات الكيميائية اللازمة لتشكيل الفيلم. وعلى عكس عمليات التفريغ القابل للذوبان القابل للذوبان التقليدية التي تتطلب درجات حرارة أعلى، تعمل تقنية PECVD في درجات حرارة منخفضة نسبيًا، تتراوح عادةً بين 200 و500 درجة مئوية. ويعد هذا الانخفاض في درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة للركائز الحساسة للحرارة، مثل رقائق أشباه الموصلات، حيث يقلل من خطر التلف الحراري.

ويمكن إشعال البلازما المتولدة في تقنية PECVD مباشرةً بالقرب من الركيزة، وهي طريقة تُعرف باسم تقنية البلازما المباشرة. ويضمن هذا القرب استخدام الأنواع التفاعلية بكفاءة، مما يؤدي إلى ترسيب غشاء عالي الجودة. ومع ذلك، يمكن أن يشكل التعرض المباشر للبلازما مخاطر على الركائز الحساسة بسبب الإشعاع المحتمل والقصف الأيوني المحتمل، مما يستلزم التحكم الدقيق في العملية.

تُستخدم تقنية PECVD على نطاق واسع لترسيب الأفلام العازلة مثل SiO₂ و Si₃N₄N₄ و SiOxNy. تنطوي العملية على إنشاء بلازما من الغازات المتفاعلة من خلال طاقة الترددات اللاسلكية، مما يسهل التفاعلات الكيميائية داخل غرفة الترسيب. ويتم توفير الطاقة اللازمة لهذه التفاعلات جزئيًا عن طريق تسخين الركيزة إلى درجة حرارة معتدلة، عادةً أقل من 350 درجة مئوية، وجزئيًا عن طريق البلازما نفسها. ويعزز مصدر الطاقة المزدوج هذا من كفاءة وجودة الأفلام المترسبة.

تتميز الأغشية التي تنتجها تقنية PECVD بأنها متعددة الاستخدامات وتخدم العديد من الوظائف الهامة في أجهزة أشباه الموصلات. وتشمل هذه الوظائف العمل كمواد عازلة للمكثفات، وطبقات التخميل الكيميائي، والعوازل الكهربائية، وأقنعة الحفر الأيونية التفاعلية، والطلاءات البصرية المضادة للانعكاس. والجدير بالذكر أن أنظمة PECVD توفر قدرات متقدمة مثل التحكم في الإجهاد، والتوحيد العالي، ومعامل الانكسار القابل للضبط، والقدرة على إنتاج أغشية SiNـSINــ مطابقة، مما يجعلها الخيار المفضل للعديد من عمليات تصنيع أشباه الموصلات الحديثة.

PEALD+PECVD (ترسيب الطبقة الذرية المعززة بالبلازما)

تمثل تقنية PEALD+PECVD نهجاً تآزرياً يدمج دقة ترسيب الطبقة الذرية (ALD) والتحكم فيها مع كفاءة وتعدد استخدامات الترسيب الكيميائي بالبخار المعزز بالبلازما (PECVD). تستفيد هذه التقنية الهجينة من طبيعة التقييد الذاتي للترسيب الذري الذري المحسّن بالبخار الكيميائي (ALD)، والتي تضمن ترسيب طبقة موحدة ومطابقة على المستوى الذري، مع تسخير التفاعلات الكيميائية التي تحركها البلازما للترسيب الكيميائي المحسّن بالبخار بالبلازما لتسريع عملية الترسيب وتعزيز خصائص المواد.

في تقنية PECVD، توفر بيئة البلازما الطاقة اللازمة لتسهيل التفاعلات الكيميائية التي تدفع عملية الترسيب. وعادةً ما يتم توليد هذه البلازما باستخدام التردد اللاسلكي (RF) أو طاقة الموجات الدقيقة، وتعمل عند ضغوط تتراوح بين 2 إلى 10 تور ودرجات حرارة الركيزة بين 200 إلى 400 درجة مئوية. ويُعد تشغيل درجة الحرارة المنخفضة لعملية PECVD مفيدًا بشكل خاص، مما يسمح باستخدام ركائز حساسة لدرجات الحرارة التي قد تتأثر بدرجات الحرارة المرتفعة المطلوبة في تقنيات أخرى من تقنيات التفريد الإلكتروني الذاتي.

وعند دمجها مع تقنية التجريد بالتحلل بالانبعاث الكهروضوئي المستقل (ALD)، تصبح قدرة تقنية PECVD على العمل في درجات حرارة منخفضة أكثر أهمية. وتستفيد تقنية التفريد بالتحلل بالتحلل المستطيل الأحادي الجانب، التي تتطلب عادةً تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة وأوقات نبضات المتفاعلات، من مدخلات الطاقة في البلازما، مما يعزز من تفاعل السلائف وربما يقلل من الوقت الإجمالي للعملية. ويؤدي هذا المزيج إلى إنتاج أفلام لا تتسم بالتوافق العالي فحسب، بل تتميز أيضًا بخصائص ميكانيكية وكهربائية فائقة.

إن تطبيقات PEALD+PECVD واسعة النطاق، لا سيما في صناعات أشباه الموصلات والصناعات الكهروضوئية. على سبيل المثال، في إنتاج الخلايا الشمسية، يمكن استخدام هذه التقنية لترسيب الأغشية العازلة مثل SiO2 و Si3N4 و SiOxNy، والتي تعتبر ضرورية لتحقيق التخميل الفعال والطلاءات المضادة للانعكاس. هذه الأفلام ضرورية لتحسين الكفاءة والأداء الكلي للخلايا الشمسية، مما يجعل PEALD+PECVD تقنية رئيسية في تطوير حلول الطاقة المتجددة.

وعلاوة على ذلك، فإن الطبيعة المطابقة والموحدة للأفلام المودعة عن طريق PEALD+PECVD تجعلها مثالية للاستخدام في مختلف التطبيقات الإلكترونية الدقيقة، بما في ذلك عوازل المكثفات وطبقات التخميل الكيميائي والعوازل الكهربائية وأقنعة الحفر الأيونية التفاعلية. تضمن القدرة على التحكم الدقيق في سمك الفيلم وتوحيده على المستوى الذري أن تلبي هذه الأفلام المتطلبات الصارمة لأجهزة أشباه الموصلات الحديثة.

وباختصار، لا تجمع تقنية PEALD+PECVD بين أفضل سمات تقنية ترسيب الطبقة الرقيقة بالتحلل الذري المستطيل الأحادي الجانب وتقنية PECVD فحسب، بل تفتح أيضًا آفاقًا جديدة للابتكار في تقنيات ترسيب الطبقة الرقيقة. ومن خلال الجمع بين دقة الترسيب بالترسيب بالترسيب المستطيل الأحادي الجانب وكفاءة تقنية PECVD، توفر هذه الطريقة الهجينة أداة متعددة الاستخدامات وقوية للجيل القادم من أشباه الموصلات والأجهزة الكهروضوئية.

الترسيب الفيزيائي بالبخار الفيزيائي (PVD)

الترسيب الفيزيائي بالبخار الفيزيائي (PVD) هو تقنية متطورة تُستخدم لترسيب الأغشية الرقيقة على ركائز مختلفة من خلال عمليات فيزيائية في ظل ظروف التفريغ. وتنطوي هذه الطريقة على تبخير مادة صلبة أو سائلة، والتي يتم نقلها بعد ذلك كبخار من خلال بيئة خاضعة للرقائق، وعادةً ما تكون بيئة مفرغة أو غازية منخفضة الضغط أو وسط بلازما. وعند وصول المادة المتبخرة إلى الركيزة، تتكثف المادة المتبخرة مكونة طبقة رقيقة.

يمكن أن تكون المادة التي يتم تبخيرها عنصراً أو سبيكة أو مركباً، مما يوفر تنوعًا في أنواع الأغشية التي يمكن إنشاؤها. وتجدر الإشارة إلى أن بعض عمليات PVD تتيح ترسيب المواد المركبة من خلال الترسيب التفاعلي. وينطوي ذلك على تفاعل مادة الترسيب مع الغازات في بيئة الترسيب أو مع المواد المشاركة في الترسيب، مثل تكوين نيتريد التيتانيوم (TiN) أو كربيد التيتانيوم (TiC).

وتشتهر عمليات PVD بقدرتها على إنتاج أفلام بسماكات تتراوح بين بضعة نانومترات وآلاف النانومترات. ولا تقتصر هذه العمليات على الأغشية أحادية الطبقة، بل يمكن استخدامها أيضًا لإنشاء طبقات متعددة الطبقات ورواسب سميكة وحتى هياكل قائمة بذاتها. إن النقاوة والكفاءة العالية للأفلام المودعة بالترسيب بالترسيب بالطباعة بالانبعاثات البصرية الفائقة تجعلها مرغوبة للغاية لمجموعة واسعة من التطبيقات، وغالباً ما تتفوق على أداء الأفلام المنتجة بطرق ترسيب أخرى.

تشمل الطرق الرئيسية ضمن فئة PVD الاخرق والتبخير الحراري. في عملية الاسبترنج، تقصف الجسيمات عالية الطاقة مادة مستهدفة، مما يؤدي إلى قذف الذرات وترسيبها على الركيزة. ومن ناحية أخرى، يتضمن التبخير الحراري تسخين مادة مصدرية حتى تتبخر، ثم يتكثف البخار على الركيزة. وتضمن كلتا الطريقتين نقل المادة وتراكمها ذرة بذرة أو جزيء بجزيء في الفراغ، مما يؤدي إلى إنتاج أفلام ذات نقاء وكفاءة استثنائية.

مقارنة التكنولوجيا

مزايا تقنية LPCVD وعيوبها

يوفر الترسيب الكيميائي للبخار الكيميائي منخفض الضغط (LPCVD) العديد من المزايا، لا سيما من حيث الكفاءة والعائد والقدرة الإنتاجية. وتتمثل إحدى ميزاته البارزة في قدرته القوية على التغطية المتدرجة، مما يجعله مثاليًا للهياكل المعقدة ثلاثية الأبعاد، مما يضمن تغطية جيدة للجدران الجانبية. وتعد هذه القدرة حاسمة في عملية تصنيع الخلايا الكهروضوئية، خاصة لإنتاج خلايا TOPCon. وبالإضافة إلى ذلك، يسمح تقنية LPCVD بالتحكم الجيد في التركيب والبنية نظرًا لقدرته على إجراء الترسيب في درجات حرارة منخفضة، وهو أمر مفيد للحفاظ على التركيب الكيميائي والبنية المجهرية للفيلم.

ومع ذلك، فإن تقنية LPCVD لا تخلو من التحديات. تتطلب العملية الحفاظ على بيئة منخفضة الضغط، مما يؤدي إلى استهلاك طاقة عالية نسبيًا. كما يؤدي استخدام العديد من المواد الاستهلاكية الكوارتز في عملية LPCVD إلى زيادة التكاليف التشغيلية. وعلاوة على ذلك، فإن معدل ترسيب LPCVD أبطأ مقارنة بعملية الترسيب الكيميائي بالبخار المعزز بالبلازما (PECVD)، مما يحد من إنتاجيتها. وهناك مشكلة أخرى مهمة تتمثل في ظاهرة الطلاء الجانبي، حيث يحدث الترسيب في المناطق غير المستهدفة، مما يؤثر على اتساق وجودة المنتج النهائي.

وعلى الرغم من هذه العيوب، تظل الجودة العالية للفيلم في تقنية LPCVD، التي تتحقق من خلال بيئة الضغط المنخفض، ميزة رئيسية تساهم في تحسين الاتساق والجودة الإجمالية للفيلم. هذا التوازن بين الإيجابيات والسلبيات يجعل من تقنية LPCVD تقنية بالغة الأهمية في صناعة الخلايا الكهروضوئية، خاصة في العملية المعقدة لإنتاج خلايا TOPCon.

مزايا تقنية PECVD وعيوبها

تقدم تقنية PECVD (الترسيب الكيميائي المحسّن بالبلازما بالبخار الكيميائي) سلسلة من المزايا التي تجعلها طريقة مفضلة لعمليات الخلايا المختلفة، بما في ذلك PERC وTOPCON وHJT. إحدى فوائدها الأساسية هي معدلات الترسيب العالية التي تقدمها. وتعزز هذه الكفاءة بشكل كبير إنتاجية الإنتاج، مما يجعلها حلاً فعالاً من حيث الوقت للتصنيع على نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك، تتيح تقنية PECVD الترسيب في الموقع مما يبسّط العملية من خلال السماح بتخزين المنشطات بالتزامن مع عملية الترسيب. ولا يؤدي ذلك إلى تبسيط سير العمل فحسب، بل يقلل أيضًا من احتمالية حدوث تلوث.

درجة حرارة الترسيب درجة حرارة الترسيب المنخفضة من PECVD ميزة رئيسية أخرى. فمن خلال استخدام تفريغ الغاز متعدد الذرات، يمكن لهذه التقنية ترسيب الأغشية المركبة في درجات حرارة منخفضة، وبالتالي تقليل الضرر الحراري للركيزة. وهذا مفيد بشكل خاص للركائز الحساسة لدرجات الحرارة المرتفعة، مما يوسع نطاق المواد التي يمكن استخدامها في هذه العملية. وعلاوة على ذلك، فإن كفاءة الترسيب العالية تُعزى إلى توزيع المجال الكهربائي غير المتكافئ أمام القطب السالب، والذي يركّز التفاعلات الكيميائية في منطقة إسقاط القطب السالب. تعمل هذه المنطقة الموضعية عالية النشاط على تسريع سرعة التفاعل وتعزيز كفاءة الترسيب، كما هو موضح في توزيع معدل تكوين NH3 في DC-PECVD.

وعلى الرغم من مزاياها العديدة، فإن تقنية PECVD لا تخلو من عيوبها. أحد الشواغل المهمة هو احتمال عدم استقرار الأفلام المودعة . قد تُظهر الأفلام التي يتم تشكيلها من خلال تقنية PECVD مشاكل مثل انفجار الفيلم، مما قد يضر بسلامة وأداء المنتج النهائي. بالإضافة إلى ذلك، فإن تعقيد معدات PECVD يستلزم جهودًا كبيرة في الصيانة والتصحيح، مما يزيد من تكاليف التشغيل والتعقيد. هناك أيضًا خطر تقلبات جودة الفيلم بسبب عدم استقرار البلازما، وهو ما يمكن أن يؤثر على تجانس واتساق الطبقات المودعة.

باختصار، في حين أن تقنية PECVD تقدم مزايا كبيرة من حيث معدل الترسيب وتبسيط العملية وفعالية التكلفة، إلا أنها تقدم أيضًا تحديات تتعلق باستقرار الفيلم وتعقيد المعدات. يجب مراعاة هذه العوامل بعناية عند اختيار تقنية PECVD لعمليات خلايا محددة.

مزايا PEALD+PECVD وPECVD

تقدم كل من تقنية PEALD+PECVD وتقنية PVD مزايا متميزة في مجال ترسيب الأغشية الرقيقة، خاصةً في سياق تصنيع الخلايا الكهروضوئية.

PEALD+PECVD يتفوق في معالجة مشكلات عدم التجانس . ومن خلال الجمع بين دقة ترسيب الطبقة الذرية (ALD) وكفاءة الترسيب الكيميائي المعزز بالبلازما (PECVD)، تضمن هذه التقنية الهجينة توحيد سماكة الطبقة وتكوينها عبر الركيزة. وهذا أمر بالغ الأهمية للحفاظ على خصائص كهربائية متسقة وتعزيز الكفاءة الكلية للخلايا الكهروضوئية. تضمن درجة حرارة الترسيب المنخفضة لتقنية PECVD، التي تقل عادةً عن 350 درجة مئوية، الحد الأدنى من الإجهاد الحراري على الركيزة، وهو أمر مفيد بشكل خاص للمواد الحساسة للحرارة مثل البلاستيك. وبالإضافة إلى ذلك، تساهم كفاءة الترسيب العالية في تقنية PECVD، التي تسهلها الجسيمات النشطة في البلازما، في تشكيل طبقة أسرع وأكثر تحكمًا.

من ناحية أخرى PVD يتميز ب سرعة تشكيل الفيلم و الترقية متعددة الوظائف . على عكس تقنية PECVD، التي تعتمد على التفاعلات الكيميائية، تستخدم تقنية PVD عمليات فيزيائية مثل التبخير أو الرش أو تقنيات الحزمة الأيونية لترسيب المواد على الركيزة. وينتج عن ذلك تشكيل سريع للأفلام، مما يجعل تقنية PVD مثالية للتطبيقات التي تتطلب أوقات تسليم سريعة. علاوة على ذلك، توفر تقنية PVD ميزة عدم وجود طلاء متعرج مما يضمن خلو الأفلام المودعة من العيوب التي قد تنشأ من الضغوط الميكانيكية. كما أن تعدد استخدامات تقنية PVD يسمح أيضًا بإجراء ترقيات متعددة الوظائف، مما يتيح ترسيب هياكل معقدة ومتعددة الطبقات ذات خصائص مصممة خصيصًا.

ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن تقنية PVD و PEALD+PECVD تقدم هذه المزايا الجذابة إلا أنها تأتي أيضًا بتكاليف معدات أعلى. تستلزم الآلات المتطورة المطلوبة لتقنيات الترسيب المتقدمة هذه استثمارًا كبيرًا، وهو ما قد يكون أحد الاعتبارات التي يجب على الشركات المصنعة الموازنة بين التكلفة والأداء.

وباختصار، في حين أن كلاً من PEALD+PECVD وPVD يقدمان مزايا فريدة في ترسيب الأغشية الرقيقة، فإن اختيارهما يعتمد على المتطلبات المحددة للتطبيق، بما في ذلك اعتبارات توحيد الأغشية، وسرعة الترسيب، وفعالية التكلفة.

اتصل بنا للحصول على استشارة مجانية

تم الاعتراف بمنتجات وخدمات KINTEK LAB SOLUTION من قبل العملاء في جميع أنحاء العالم. سيسعد موظفونا بمساعدتك في أي استفسار قد يكون لديك. اتصل بنا للحصول على استشارة مجانية وتحدث إلى أحد المتخصصين في المنتج للعثور على الحل الأنسب لاحتياجات التطبيق الخاص بك!