从芯片到太阳能电池：四位专家投身于等离子体技术的未来

钢制容器中的等离子体散发着紫色的光芒。Wojciech Gajewski 身处紫色的光芒之中，身旁是一大堆连接着笔记本电脑和发生器的线缆。这位物理学博士已在华沙都市区的通快电子事业部工作了将近十年。“如今只有极少数的行业才不需要和等离子体打交道。无论是建筑市场的工具，亦或是相机的镜头，制造它们都离不开等离子体。玻璃幕墙、电视和手机屏幕的表面处理也需要使用等离子体”，Gajewski 说道。他和其研究团队对等离子体腔内的工艺进行了细致入微地分析，不放过一颗粒子，并且致力于不断改进等离子体发生器。Gajewski 边说边拿出纸笔，画了一幅草图来解释等离子体腔内所发生的事。“其实这里涉及到的是两种工艺：一种是涂覆一层材料，另一种则是去除一层材料。对于这两种工艺来说，等离子体均为首选。为此我们会使用一种惰性气体，例如氩气。它容易获取且成本低廉。我们的发生器会为氩气供电，以使等离子体产生。通过这种方式就可涂覆各种材料。当我们使用大量电能时，就还可为材料施加纹理甚至打孔。专家将此过程称为等离子体刻蚀“，Gajewski 说道。

Gajewski 认为自己在通快研发部门与客户方“等离子体工艺人员”之间充当着枢纽角色。等离子体发生器应尽可能以“即插即用”的方式整合到客户的生产流程之中：“客户的愿望是我们的首要关切。我们会向客户展示，选择正确的设置可取得什么样的结果”，Gajewski 边说边穿过他的实验室，这里有许多等离子体腔。他的团队正在此模拟全球各家高科技工厂的应用。每项实验的完成后都会有一份使用说明：例如耐刮擦的智能手机屏幕、新型太阳能电池涂层，或者是半导体上的精细结构。

除了荷兰阿斯麦公司之外，通快也向其他知名半导体设备厂商供应等离子体发生器，其是制造高科技存储芯片和 AI 芯片不可或缺的设备。Agata Dul 对该行业的需求了如指掌。为了制备优质的等离子体，她携其团队精心研制了电力配方。因为等离子体的质量越佳，就可在芯片上布置更多的导体电路，芯片的性能也就越高。通快的发生器则是关键所在。“在太阳能领域，人们讲究制造速度。在医疗领域，质量则排在首位。而在半导体市场，我们要二者兼得：快速制造的同时还要确保极佳质量“，Dul 说道。通过工业化手段制备的等离子体能够提供一个精确可控的生产环境，且其可用于制造极其精细的结构。比如说就非常适合将一块硅晶圆加工成多个多层芯片。“我们目前所生产的等离子体发生器在全球范围内都堪称极为出色的产品”，这位电气工程师解释道。通快的发生器每秒最多可将超高电压调升和调降 40 万次。”这种短而强的脉冲可在半导体上形成更精细的结构。我们在此所说的是低纳米级的范围”，她解释道。一纳米等于十亿分之一米。可以对比一下：人类一根头发的直径约为 80,000 纳米。

现如今，全球有超一半的太阳能模块在制造过程中都使用了通快电子事业部的高科技设备。“等离子体发生器是光伏生产的核心设备。制造商在其帮助下可在硅晶圆上逐层涂覆材料，从而生产出一块又一块的太阳能电池。我们的发生器能够精准稳定地供能，以便为这些工艺制备等离子体“，通快电子事业部 Bipolar 产品线负责人 Jakub Studniarek 解释道。等离子体发生器现可实现效率飞跃。这可能会使得太阳能模块在电力结构中的地位愈加重要。“我们目前正致力于所谓的 TOPCon 技术。该技术可帮助制造商提高电池效率。因为即使是在恶劣的天气条件下，该技术也拥有良好表现，Studniarek 解释道。TOPCon 电池的出色性能要归功于专门为其开发的等离子体腔，它首次实现了超薄涂层的工业化生产。“过去由于技术欠缺，无法在量产中实现电流强度、功率和电压的正确组合。而我们从一开始就凭借自身的等离子体发生器致力于攻克这项技术难题，并获得成功。我们是少数几家完全掌握此技术的专家企业之一”，Studniarek 说道。

从太阳能屋顶到工业生产：加工水泥、钢铁或玻璃要依赖气体和石油燃烧器为其提供高温。这种高温的来源便是化石燃料。Gerd Hintz 立志改变这一局面，即淘汰化石燃料而使用电力加热。然而，实现工业规模的电气化加热并非像家中烹饪一样简单。因为要应对超 1,000 摄氏度的高温，所以确保性能和耐用性至关重要。Gerd Hintz 携手通快电子事业部的研发团队研究气候友好型的工艺电源。成果：一种使用了高温等离子体燃烧器的解决方案，其可按需通过特定频率激励发生器，从而替代传统的化石燃料加热过程。如今，Gerd Hintz 和通快的应用工程师们正忙于向潜在试用客户推荐合适的等离子体燃烧器技术，帮助他们确定频率并为其计算投资回报期。这一趋势在不断增长。这样一来，如果一切如 Gerd Hintz 所愿，那么到 2030 年，能源密集型行业的加热能源将转变为绿色的电能：通过电能产生“巨型”火焰。