- Além de ser livre de envolvimento, o PVD traz outros benefícios, como alto rendimento e baixo OpEx para processamento de células solares TOPCon
- Maior CapEx e pegada são as desvantagens da tecnologia
- De acordo com o TaiyangNews TOPCon Solar Cell Report 2021, Jietai é a única empresa que oferece um produto comercial baseado em PVD para TOPCon, enquanto Polar PV e Von Ardenne também estão trabalhando em produtos
Qualquer tecnologia de deposição alternativa ao LPCVD para aplicações TOPCon é gratuita. E assim é o caso da Deposição Física de Vapor (PVD), uma rota que alguns fornecedores de equipamentos e fabricantes estão seguindo. A tecnologia suporta um rendimento muito alto, baixa manutenção (comparado ao LPCVD) e custos operacionais, mas a pegada e o capex relativamente mais altos são o outro lado.
Mais do que PVD: a chinesa Jietai desenvolveu uma plataforma de tecnologia híbrida chamada POPAID que combina essencialmente PVD e oxidação de plasma para resolver as deficiências das tecnologias de deposição predominantes para TOPCon (Fonte: Jietai)
Tecnicamente se enquadrando na categoria PVD, com sede na China Jietai prefere que sua tecnologia seja chamada POPAID, que é a abreviação de Plasma Oxidation e Plasma Assisted In-situ Doping. De fato, a tecnologia é mais do que PVD; ele combina PVD e oxidação de plasma em uma plataforma de ferramenta. A Jiangsu Jietai Photoelectric Corp LTD (Jietai) vem trabalhando no fornecimento de equipamentos solares há cerca de uma década, com foco inicial em gravura a seco ferramentas projetadas principalmente para multicristalino. Em 2019, a empresa começou a trabalhar em sua solução baseada em PVD com o objetivo de abordar as deficiências de outras tecnologias de deposição, especialmente wraparound. A ferramenta da empresa realiza todas as etapas necessárias para o TOPCon — formação de óxido de tunelamento, deposição de polissilício e dopagem in situ.
A empresa usa fonte de plasma de RF linear para oxidação, que de acordo com o CEO da Jietai, Quanyuan Shang, suporta maior rendimento, baixo dano e oferece um maior grau de controle. O rendimento dos reatores é sensível ao tamanho do wafer; ele pode processar 10,000 wafers G1 por hora, caindo para 8,000 ao processar wafers M10. “O objetivo é obter 1 GW com duas linhas paralelas (máquinas), foi assim que dimensionamos a ferramenta”, disse Shang. Este rendimento está em uma espessura de camada de polissilício de 100 nm. Como se pode esperar, tal sistema é bastante longo, medindo 23 m de comprimento. A ferramenta tem um ciclo de manutenção programado de 1 mês, que a empresa espera estender para 2 meses. Jietai é o parceiro de equipamentos da Jolywood para sua tecnologia J-TOPCon 2.0 baseada em POPAID. Jietai construiu uma ferramenta de produção até agora e espera enviar ferramentas POPAID de 5 GW até o final deste ano, principalmente para Jolywood. “Estamos praticamente esgotados para este ano”, disse Shang. A empresa está aumentando suas instalações de produção, o que significa que honrará os pedidos de outros no próximo ano.
PV polar parece seguir de perto o projeto do reator de Jietai e apresentou seu sistema PVD vertical em linha de magnetron sputtering em uma conferência no ano passado. A ferramenta foi projetada para processar uma portadora com 60 slots de células em configuração 6 x 10 com um tempo de ciclo de 40 a 50 segundos. A ferramenta foi projetada para realizar todas as etapas necessárias para o processo TOPCon; aplicação de filme de óxido de silício, coberto com deposição de camada de polissilício dopado in situ. Mesmo assim, o número de etapas de processamento é consideravelmente reduzido em comparação com o LPCVD. A configuração do reator é equipada com uma câmara de oxidação de plasma de oxigênio de baixa energia para a formação de óxido de tunelamento em um ambiente de plasma de gás puro. A fonte de ionização também é livre de manutenção. A camada de silício amorfo, depositada usando alvos rotativos de silício e dopagem in situ, é realizada pela introdução de gás de dopagem.
O PVD tem várias vantagens sobre o LPCVD estabelecido. O primeiro e mais importante, de acordo com a Polar PV, é o baixo custo de operação e baixa manutenção. Esta economia de custos decorre do fato de que este processo não envolve quartzo, que é um dos principais fatores de custo para o processo LPCVD. Além disso, sendo um processo de lado único, o wraparound se torna um problema menor, auxiliando ainda mais na economia de custos. A ferramenta PVD da Polar PV suporta rendimentos de até 10,000 wafers por hora.
O consumo de energia é outro meio importante para reduzir custos onde o PVD se destaca. A Polar PV destaca que o PVD utiliza 77% da energia para revestimento e 16% para aquecimento. Em contrapartida, esses números são de 34% e 45%, respectivamente, no caso das DCV. O que isso significa é que a utilização de energia em PVD é muito melhor do que em CVD, ou seja, é utilizada onde é mais importante.
O PVD também pontua alto em termos de consumíveis de processo. Ele usa alvos de silício que são muito mais baratos do que o silano usado como precursor no LPCVD. Por outro lado, o PVD tem um CapEx alto e uma pegada maior.
Von Ardenne, com várias décadas de experiência na construção de reatores PVD, também vem desenvolvendo uma solução TOPCon PV baseada nesta tecnologia. A solução da empresa alemã para contatos passivados é baseada na pulverização de silício amorfo sobre óxido de silício – ainda em fase de desenvolvimento, mas com primeiros resultados animadores. Uma vez pronto, Von Ardenne planeja implementar o processo em sua plataforma de ferramentas PVD de alto rendimento, atualmente capaz de processar mais de 10,000 wafers por hora.
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Retirado de Notícias de Taiyang
