21 فبراير 2017

الباحثون يطورون طريقة كساء منخفضة الكلفة، طلاء بوليمر لرقاقات السيليكون هو الحل!

semiconductor_wafer_smic

علماء يكتشفون طريقة أخرى لصنع رقاقات سيليكون أرخص حيث ان فريق من الباحثين في معهد ماساتشوتس التقني عثروا على طريقة لكساء السيليكون عند درجة حرارة الغرفة، والذي قد يكون ذو فائدة كبيرة لإنتاج خلايا الطاقة الشمسية والتقنيات الأخرى المرتكزة على السيليكون حيث أنها تجعل عملية التصنيع أقل كلفة بشكل كبير. كيف سوف تتم هذه العملية الجديدة لطريقة كساء السيليكون؟

السيليكون مادة الأجهزة عالية التقنية من رقاقات الحواسب إلى خلايا الطاقة الشمسية، تتطلب طلاء سطحيا قبل استخدامها في تلك التطبيقات. الطلاء يكسو المادة، بحيث يعقد الروابط الذرية الطليقة لتجبن الأكسدة التي قد تدمر الخصائص الكهربائية. الكساء أمر ضروري: بدونه، فإن سطح السيليكون سيتأكسد بمجرد تعرضه للهواء، فيعيق أدائها كخلايا طاقة شمسية.بشكل نموذجي، أسطح السيلكون مكسوة بطلاء نيتريد السيليكون، الذي يتطلب تسخين القطعة لدرجة حرارة 400 درجة مئوية، مما يجعلها مكلفة ويحد من أنواع المواد التي يمكن إضافتها للأجهزة. كساء نيتريد السيليكون التقليدي أحد أكثر القطع تكلفة، وأكثر القطع دقة وإزعاجا في معالجة السيليكون  من أجل خلايا الطاقة الشمسية والاستخدامات الأخرى، لذا استبدال جزء من وظائف نيتريد السليكون بطبقة عضوية قوية ومبسطة ذات إمكانية لأن تكون مكسبا كبيرا بالنهاية من ناحية خفض التكلفة.

wafer_protection_mit

فريق الباحثين من MIT طوروا طريقة تحلل الأبخرة العضوية عبر الأسلاك المسخنة بدرجة حرارة تبلغ 300 درجة مئوية، لكن السيليكون نفسه لايتجاوز 20 درجة مئوية، بدرجة حرارة الغرفة. تسخين تلك الأسلاك يتطلب طاقة أقل بكثير من إضاء لمبة عادية، لذا تكلفة استهلاك الطاقة للعملية منخفضة جدا. فريق الـ MIT اختبروا رقاقات السيليكون بطبقة البوليمر الجديد في المكان لأكثر من 200 ساعة، لم يُلحظ أي تدهور في الأداء على الاطلاق حيث قال السيد Karen Gleason بروفيسور في الهندسة لدى MIT ” الخصائص الكهربائية لم تتغير” وهذا ما يعطنا امل كبير في نتائج هذه العملية. ان درجة الحرارة المنخفضة لرقاقة السيليكون في هذه العملية تدل على أنها يمكن أن تجمع مع مواد أخرى، مثل المكونات العضوية أو البوليمر، التي تدمر بواسطة الحرارة العالية لعملية الطلاء التقليدية. هذا قد يمكن من تطبيقات جديدة لرقاقات السيليكون، على سبيل المثال، أجهزة الاستشعار تتبع الربط مع المكونات التي تتفاعل مع الجزيئات البيولوجية المحددة.

الطاقة المستخدمة في تصنيع سيليكون خلايا الطاقة الشمسية مهمة لأن كل جزء من حفظ الطاقة يساعد على جعلهم أكثر تنافسية مع مصادر أخرى من الكهرباء. درجات الحرارة المنخفضة قد تخفض بشكل كبير تكلفة التصنيع، هكذا يقول باحثو الـ MIT. لدى العملية الجديدة فائدة إضافية، بتزويد طبقة مضادة الانعكاس التي تحسن الفعالية الإجمالية لخلايا الطاقة الشمسية. كلا العمليتين التقليدية والجديدة تأخذ مكانها في حجرة تفريغ. المتفاعلات السائلة تتبخر، ثم تمتص ووتفاعل على السطح. يمكن للعملية أن تُحجم بسهولة لحجم خلايا الطاقة الشمسية التقليدية وفقا للباحثين. إضافة لذلك، كل المواد المتعلقة كلها متوفرة تجاريا، لذا تطبيق الطريقة الجديدة للإنتاج التجاري يمكن أن يكون عملية سريعة نسبيا. في الواقع، الخطوة التالية للفريق هي توسيع نطاق العملية من نطاق المختبر إلى مستويات الإنتاج التي يمكن أن تؤدي إلى التسويق! و قال السيد Tonio Buonassisi بروفيسور في الهندسة لدى MIT “تخفيض كلفة معدات التصنيع، المتضمنة مايتم استخدامه لتنفيذ عملية الكساء والطلاء المضاد للانعكاس، هي أحد الخطوات الثلاث المطلوبة لتخفيض ثمن وحدات الطاقة الشمسية على نطاق واسع من الشبكة التنافسية”.يبدو اننا في السنوات القادمة سوف نشهد الكثير من التحسينات على مستوى تصنيع رقاقات السيليكون والذي بالتأكيد سوف يكون اقل تكلفة من الأن.

xbitlabs

Article Tags

Related Posts