Cosa significa la notazione N
La N nel polisilicio 6N e 8N rappresenta il numero di nove nel valore di purezza. 6Il polisilicio N è pari al 99,9999% di silicio, il che significa che il contenuto totale di impurità non è superiore a una parte per milione. 8Il polisilicio N è pari al 99,999999% di silicio, con impurità totali limitate a circa dieci parti per miliardo. La differenza di due nove sembra piccola sulla carta, ma rappresenta una riduzione di cento volte del livello di impurità e ha un grande effetto sul costo di produzione e sulle applicazioni a cui il materiale può servire.
Come viene prodotto il polisilicio 6N e 8N
La maggior parte del polisilicio viene prodotto mediante il processo Siemens, in cui il triclorosilano viene decomposto su barre di silicio calde, o mediante il processo del reattore a letto fluidizzato, che produce polisilicio granulare. Entrambi i percorsi purificano il silicio a livelli molto elevati e la purezza finale è controllata dalla qualità dei gas delle materie prime, dai materiali del reattore e dalle fasi di purificazione. Dopo la deposizione, le aste vengono frantumate e il materiale viene classificato in pezzi in base alla dimensione e alla purezza. Le stesse linee di produzione possono solitamente produrre sia materiale 6N che 8N, ma il grado 8N richiede un controllo del processo più rigoroso e una manipolazione più attenta per evitare la contaminazione.
Applicazioni del polisilicio 6N
Il polisilicio 6N è il classico materiale-di grado solare. Viene utilizzato per coltivare lingotti monocristallini mediante il metodo Czochralski e per colare lingotti multicristallini, che vengono poi tagliati in wafer per celle fotovoltaiche. Per le celle solari standard, una purezza di 6N è sufficiente perché la cella tollera livelli modesti di impurità metalliche e la purezza inferiore mantiene bassi i costi. In pratica, molti produttori di energia solare oggi utilizzano materiali di qualità 7N o 8N per strutture di celle ad alta-efficienza, perché la purezza extra migliora la durata del trasportatore e quindi l'efficienza della cella.
Applicazioni del polisilicio 8N
Il polisilicio 8N si colloca tra il grado solare e il grado elettronico. Viene utilizzato per celle fotovoltaiche ad alta-efficienza come TOPCon e celle a eterogiunzione, dove è necessaria una contaminazione metallica molto bassa per raggiungere efficienze superiori al 25%, ed è adatto anche per alcune applicazioni di semiconduttori e sensori di potenza. Il vero polisilicio di grado elettronico-utilizzato nei circuiti integrati è ancora più puro, in genere da 9N a 11N, perché un singolo atomo di metallo in un sito critico può distruggere un dispositivo. Gli acquirenti dovrebbero comprendere che 8N non sostituisce il livello elettronico nelle fabbriche di chip avanzate.
Impurezze, doping e resistività
I gradi di purezza descrivono i livelli totali di impurità, ma il tipo di impurità conta tanto quanto la quantità. Elementi donatori come fosforo e arsenico ed elementi accettori come il boro controllano la resistività del cristallo cresciuto, mentre le impurità metalliche come ferro, rame e nichel riducono la durata del portatore e compromettono le prestazioni del dispositivo. Le specifiche del polisilicio elencano quindi i limiti individuali di impurità per i metalli e per i droganti, misurati in parti per miliardo. Quando il polisilicio viene fuso per la crescita dei cristalli, il drogante viene aggiunto deliberatamente in modo controllato, quindi il polisilicio di base dovrebbe avere un contenuto molto basso di impurità sia del donatore che dell'accettore.
Come selezionare tra 6N e 8N
La selezione dovrebbe essere guidata dalla domanda, non dal nome del grado. Per i wafer solari standard, il materiale 6N offre il costo per watt più basso ed è pienamente adeguato. Per le linee cellulari ad alta-efficienza e per le applicazioni che richiedono una lunga durata del carrier, il materiale 8N vale la pena. Per la fabbricazione dei semiconduttori, l'acquirente necessita di materiale di grado elettronico-, solitamente 9N o superiore, e deve verificare le specifiche del fornitore rispetto a standard come GB/T 25074 per il polisilicio di grado solare- e GB/T 12963 per il polisilicio di grado elettronico-. Gli acquirenti dovrebbero sempre richiedere un certificato di analisi che mostri i livelli di impurità sia dei metalli che dei droganti in parti per miliardo.
Domande frequenti
D: Cosa significa 6N nel polisilicio?
6N significa 99,9999% di silicio, ovvero sei nove di purezza, che limita le impurità totali a circa una parte per milione.
D: Cosa significa 8N nel polisilicio?
8N significa 99,999999% di silicio, ovvero otto nove di purezza, che limita le impurità totali a circa dieci parti per miliardo.
D: Il polisilicio 8N è migliore del 6N?
8N è più puro e offre una migliore durata del vettore, il che aiuta le celle solari ad alta-efficienza, ma costa di più e non è necessario per la produzione di celle standard.
D: Qual è la differenza tra grado solare e grado elettronico?
Il grado solare è tipicamente compreso tra 6N e 9N e viene utilizzato per le celle fotovoltaiche. Il grado elettronico è generalmente compreso tra 9N e 11N ed è richiesto per la produzione di circuiti integrati.
D: Perché il doping è importante nel polisilicio?
Il drogaggio deliberato con boro o fosforo imposta la resistività del cristallo cresciuto, quindi il polisilicio di base deve essere molto basso in impurità droganti incontrollate.
D: Come posso verificare la purezza di un lotto di polisilicio?
Richiedere un certificato di analisi che elenchi le impurità metalliche e le impurità droganti in parti per miliardo, misurate mediante spettrometria di massa con scarica a bagliore o metodo equivalente.
