كيف يتم تصنيع بوتقات الكوارتز؟

بوتقات الكوارتز تعتبر من المواد الاستهلاكية الأساسية في صناعات أشباه الموصلات والخلايا الكهروضوئية، وتؤثر عملية تصنيعها بشكل مباشر على جودة وتكلفة نمو بلورات السيليكون. تعد نقاء المواد الخام والتحكم في العملية أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص في إنتاج بوتقات الكوارتز للسيليكون أحادي البلورة. إذًا، كيف يتم تصنيع هذه المكونات الرئيسية فعليًا؟ يصف ما يلي طريقتين رئيسيتين للتصنيع لتوفير فهم أكثر سهولة لعملية الإنتاج لبوتقات الكوارتز غير الشفافة للخلايا الكهروضوئية.

عمليات الإنتاج الرئيسية ل بوتقات الكوارتز

حاليًا، هناك طريقتان للتصنيع شائعتان الاستخدام: قولبة الملاط والتصلب بالحقن (قولبة الحقن). في حين أن كلاهما يخدم نفس الغرض - إنتاج بوتقات كوارتز عالية النقاء - إلا أنهما يختلفان في تدفقات العملية المحددة وخصائص المنتج النهائي.

1. صب الطين

هذه طريقة تقليدية لإنتاج بوتقات كوارتز السيليكون أحادية البلورة للخلايا الشمسية، وهذه العملية ناضجة نسبيًا.

تحضير المواد الخام

اختيار رمل الكوارتز عالي النقاء، وطحنه إلى مسحوق ناعم، وخلطه مع مادة رابطة ومواد مساعدة أخرى، وإعداد ملاط ​​بدرجة معينة من السيولة.

صب

يُسكب الملاط في قالب دوار ويتم توزيعه بالتساوي على طول جدار القالب باستخدام قوة الطرد المركزي لتشكيل جسم البوتقة. تتطلب هذه العملية تحكمًا دقيقًا في تجانس الملاط وسرعة دوران القالب لضمان سماكة الجدار المتسقة.

التجفيف و Demolding

يتم تجفيف الجسم المُشكل مسبقًا في القالب ويتم تشكيله بعناية بمجرد تحقيق القوة المطلوبة.

تلبيد

يتم تلبيد الجسم في فرن عالي الحرارة، مما يسمح لجزيئات الكوارتز بالترابط عند درجات حرارة عالية، وتشكيل بنية كثيفة. تؤثر درجة حرارة ووقت التلبيد بشكل مباشر على أداء المنتج النهائي.

2. طريقة التصلب بالحقن

هذه عملية أحدث تطورت بسرعة في السنوات الأخيرة وهي مناسبة بشكل خاص لإنتاج بوتقات الكوارتز الكهروضوئية واسعة النطاق.

تحضير الطين

على غرار طريقة الملاط، فإنها تركز بشكل أكبر على سيولة الملاط وخصائص التصلب. يتم خلط مسحوق الكوارتز مع عامل تبلور خاص لتكوين ملاط ​​قابل للحقن.

صب الحقن

يتم حقن الملاط في قالب مسخن باستخدام آلة الحقن. في ظل ظروف معينة، يتجمد الملاط بسرعة ويشكل شكل البوتقة.

التجفيف والتلبيد

بعد التشكيل، تخضع البوتقة للتجفيف الشامل والتلبيد بدرجة حرارة عالية. نظرًا للتكوين الموحد، يكون هيكل البوتقة بعد التلبيد أكثر كثافة وأكثر تجانسًا.

مقارنة العملية

وبغض النظر عن الطريقة المستخدمة، فإن الإنتاج عالي الجودة بوتقات الكوارتز يتطلب درجة نقاء عالية من المواد الخام ومراقبة دقيقة للعملية. لا يمكن استبدال بوتقات الكوارتز في مجالات أشباه الموصلات والخلايا الكهروضوئية، مما يضمن الإنتاج السلس للسيليكون البلوري الأحادي وتطبيقه النهائي في السلاسل الصناعية الأخرى، مثل الطاقة الشمسية.