Was die N-Notation bedeutet
Das N in 6N- und 8N-Polysilizium steht für die Zahl der Neunen im Reinheitswert.. 6N-Polysilizium besteht zu 99,9999 Prozent aus Silizium, was bedeutet, dass der Gesamtverunreinigungsgehalt nicht mehr als ein Teil pro Million beträgt.. 8N-Polysilizium besteht zu 99,999999 Prozent aus Silizium, wobei die Gesamtverunreinigung auf etwa zehn Teile pro Milliarde begrenzt ist. Der Unterschied von zwei Neunen sieht auf dem Papier klein aus, bedeutet jedoch eine Verhundertfachung des Verunreinigungsgrads und hat große Auswirkungen auf die Produktionskosten und die Einsatzmöglichkeiten des Materials.
Wie 6N- und 8N-Polysilizium hergestellt wird
Das meiste Polysilizium wird nach dem Siemens-Verfahren hergestellt, bei dem Trichlorsilan an heißen Siliziumstäben zersetzt wird, oder nach dem Wirbelschichtreaktorverfahren, bei dem körniges Polysilizium entsteht. Bei beiden Wegen wird das Silizium auf ein sehr hohes Niveau gereinigt, und die endgültige Reinheit wird durch die Qualität der Ausgangsgase, der Reaktormaterialien und der Reinigungsschritte gesteuert. Nach der Abscheidung werden die Stäbe zerkleinert und das Material nach Größe und Reinheit in Stücke klassiert. Dieselben Produktionslinien können normalerweise sowohl 6N- als auch 8N-Material herstellen, aber die 8N-Qualität erfordert eine strengere Prozesskontrolle und eine sorgfältigere Handhabung, um Kontaminationen zu vermeiden.
Anwendungen von 6N Polysilizium
6N-Polysilizium ist das klassische-Solarmaterial. Es wird verwendet, um monokristalline Barren nach der Czochralski-Methode zu züchten und multikristalline Barren zu gießen, die dann in Wafer für Photovoltaikzellen geschnitten werden. Für Standard-Solarzellen ist eine Reinheit von 6N ausreichend, da die Zelle geringe Mengen an Metallverunreinigungen toleriert und die geringere Reinheit die Kosten niedrig hält. In der Praxis verwenden viele Solarproduzenten heute Materialien der 7N- oder 8N-Qualität für hocheffiziente Zellstrukturen, da die zusätzliche Reinheit die Trägerlebensdauer und damit die Zelleffizienz verbessert.
Anwendungen von 8N Polysilizium
8N-Polysilizium liegt zwischen Solar- und Elektroniksilizium. Es wird für hocheffiziente Photovoltaikzellen wie TOPCon- und Heterojunction-Zellen verwendet, bei denen eine sehr geringe Metallverunreinigung erforderlich ist, um Wirkungsgrade über 25 Prozent zu erreichen, und eignet sich auch für einige Leistungshalbleiter- und Sensoranwendungen. Echtes Polysilizium in elektronischer Qualität, das in integrierten Schaltkreisen verwendet wird, ist sogar noch reiner, typischerweise 9N bis 11N, da ein einzelnes Metallatom an einer kritischen Stelle ein Gerät zerstören kann. Käufer sollten verstehen, dass 8N kein Ersatz für elektronische Qualität in modernen Chipfabriken ist.
Verunreinigungen, Dotierung und Widerstand
Reinheitsgrade beschreiben den Gesamtverunreinigungsgrad, aber die Art der Verunreinigung ist genauso wichtig wie die Menge. Donorelemente wie Phosphor und Arsen sowie Akzeptorelemente wie Bor steuern den spezifischen Widerstand des gezüchteten Kristalls, während Metallverunreinigungen wie Eisen, Kupfer und Nickel die Trägerlebensdauer verkürzen und die Geräteleistung beeinträchtigen. In den Polysiliziumspezifikationen sind daher individuelle Grenzwerte für die Verunreinigung von Metallen und Dotierstoffen aufgeführt, gemessen in Teilen pro Milliarde. Wenn das Polysilizium für das Kristallwachstum geschmolzen wird, wird der Dotierstoff gezielt und kontrolliert zugegeben, sodass das Basispolysilizium sowohl an Donor- als auch an Akzeptorverunreinigungen sehr gering sein sollte.
So wählen Sie zwischen 6N und 8N
Die Auswahl sollte durch die Anwendung und nicht durch den Notennamen bestimmt werden. Für Standard-Solarwafer bietet 6N-Material die niedrigsten Kosten pro Watt und ist völlig ausreichend. Für hocheffiziente Zelllinien und für Anwendungen, die eine lange Trägerlebensdauer erfordern, ist 8N-Material den Aufpreis wert. Für die Halbleiterfertigung benötigt der Käufer Material in Elektronikqualität, normalerweise 9N oder höher, und sollte die Spezifikation des Lieferanten anhand von Standards wie GB/T 25074 für Polysilizium in Solarqualität und GB/T 12963 für Polysilizium in Elektronikqualität überprüfen. Käufer sollten immer ein Analysezertifikat anfordern, aus dem sowohl der Gehalt an Metall- als auch Dotierstoffverunreinigungen in Teilen pro Milliarde hervorgeht.
Häufig gestellte Fragen
F: Was bedeutet 6N in Polysilizium?
6N bedeutet 99,9999 Prozent Silizium oder sechs Neuner Reinheit, was die Gesamtverunreinigung auf etwa ein Teil pro Million begrenzt.
F: Was bedeutet 8N in Polysilizium?
8N bedeutet 99,999999 Prozent Silizium oder acht Neuner Reinheit, was die Gesamtverunreinigungen auf etwa zehn Teile pro Milliarde begrenzt.
F: Ist 8N Polysilizium besser als 6N?
8N ist reiner und sorgt für eine längere Trägerlebensdauer, was hocheffiziente Solarzellen unterstützt, aber es kostet mehr und ist für die Standardzellenproduktion nicht erforderlich.
F: Was ist der Unterschied zwischen Solarqualität und Elektronikqualität?
Der Solargrad beträgt typischerweise 6N bis 9N und wird für Photovoltaikzellen verwendet. Die elektronische Qualität beträgt typischerweise 9N bis 11N und ist für die Herstellung integrierter Schaltkreise erforderlich.
F: Warum ist Dotierung bei Polysilizium wichtig?
Durch gezielte Dotierung mit Bor oder Phosphor wird der spezifische Widerstand des gewachsenen Kristalls bestimmt, daher muss das Basis-Polysilizium einen sehr geringen Anteil an unkontrollierten Dotierstoffverunreinigungen aufweisen.
F: Wie überprüfe ich die Reinheit einer Polysiliziumcharge?
Fordern Sie ein Analysezertifikat an, in dem die Metallverunreinigungen und Dotierstoffverunreinigungen in Teilen pro Milliarde aufgeführt sind, gemessen durch Glimmentladungs-Massenspektrometrie oder eine gleichwertige Methode.
