От чипове до соларни клетки: четирима производители на плазма работят върху бъдещето

Стоманените контейнери са осветени във виолетово. Войчех Гайевски стои в блясъка до плетеница от кабели, водещи до лаптопи и генератори. Физикът има докторска степен и работи в TRUMPF в столицата Варшава от почти десет години. „Днес има само няколко индустрии, които могат да се справят без плазма. Имаме нужда от нея, за да произвеждаме инструменти за строителството или оптични лещи за фотоапарат. Плазмата се използва при повърхностната обработка на архитектурно стъкло, дисплеи на телевизори и мобилни телефони“, казва Гайевски. Той и неговият екип за развой анализират процесите в плазмените камери до последната частица и непрекъснато работят върху усъвършенстването на плазмените генератори. Гайевски вади молив и хартия, за да обясни с помощта на скици какво точно се случва в една плазмена камера. „По същество има два процеса: добавяте слой или премахвате слой. И в двата случая плазмата е методът на Вашия избор. Използваме благороден газ, например аргон. Получава се лесно и не струва много. Чрез доставяне на енергия с помощта на нашите генератори се създава плазмата. А тя може да се използва за покриване на почти всичко. Ако използваме много енергия, можем да създадем структури в материала или дори да пробием дупки. Експертите наричат ​​този процес плазмено ецване“, казва Гайевски.

Гайевски вижда себе си като интерфейс между разработката на TRUMPF и „момчетата от плазмения процес“ за клиентите. Плазменият генератор трябва да бъде интегриран в процеса, доколкото е възможно, съгласно принципа „plug-and-play“: „Фокусът е върху това, което клиентът иска да постигне. Ние му показваме какви резултати може да постигне, ако избере правилната настройка“, казва Гайевски, докато минава през лабораторията си с множество плазмени камери. Тук неговият екип симулира приложения от високотехнологичните фабрики по света. В края на всеки експеримент има нещо като ръководство за експлоатация: за устойчиви на надраскване дисплеи на смартфони, нови покрития за соларни клетки или особено фини структури върху полупроводници.

В допълнение към нидерландската компания ASML, TRUMPF снабдява и други известни доставчици в полупроводниковата индустрия с плазмени генератори, без които не биха могли да бъдат произведени най-модерните памети или AI чипове. Агата Дул познава добре нуждите на индустрията. Със своя екип тя измисля най-сложната рецепта за енергия за най-добрата плазма. Колкото по-добра е плазмата, толкова повече проводникови пътеки могат да бъдат поставени върху един чип и толкова по-висока става неговата производителност. А генераторите на TRUMPF са ключът към това. „В соларния сектор трябва да бъдем особено бързи. В областта на медицината качеството играе най-голяма роля. На пазара за полупроводници трябва да бъдем и двете: бързи – и перфектни“, казва Дул. Индустриално генерираната плазма създава производствена среда, която може да се контролира до най-малкия детайл и позволява производството на най-деликатните структури. Перфектен за трансформиране на силиконова пластина в множество многопластови чипове. „Плазмените генератори, които в момента произвеждаме тук, са сред най-модерните в света“, обяснява електроинженерът. Генераторите на TRUMPF могат да увеличат и отново да намалят изключително високото напрежение до 400 000 пъти в секунда. „Благодарение на тези къси, силни импулси, по-фините структури могат да бъдат изобразени върху полупроводниците. Тук говорим за ниския нанометров диапазон“, обяснява тя. Един нанометър съответства на една милиардна от метъра. За сравнение: човешкият косъм има диаметър около 80 000 нанометра.

Повече от половината от всички соларни модули в световен мащаб вече се произвеждат с помощта на високи технологии от подразделението за електроника на TRUMPF. „Сърцето на всяко фотоволтаично производство са генераторите. С тяхна помощ производителите нанасят слой след слой върху силиконова пластина, създавайки част по част соларна клетка. Нашите генератори непрекъснато доставят точно енергията, необходима за производството на плазма при този процес,” обяснява Якуб Студнярек, ръководител на продуктовата линия Bipolar в електронния блок на TRUMPF. С плазмените генератори вече може да се постигне скок в ефективността. Скоро ще се получи така, че соларните модули ще играят още по-важна роля в електрическия микс. „В момента работим по така наречената технология TOPCon. Това позволява на производителите да увеличат ефективността на своите клетки. Тази технология дава добри резултати дори при лошо време,” обяснява Студнярек. Клетката TOPCon дължи своята мощност на специално разработена плазмена камера, която изобщо направи възможно производството на особено тънък слой в индустриален мащаб. „Преди това технологията за серийно производство на правилната комбинация от сила на тока, мощност и напрежение просто липсваше. Бяхме там от самото начало с нашите плазмени генератори и се изправихме пред предизвикателството. Ние сме сред малкото специалисти, които владеят този процес до последния детайл“, казва Студнярек.

От соларния покрив до вътрешността на производството: при обработката на цимент, стомана или стъкло газовите и нафтовите горелки осигуряват топлина от горенето. Техен източник: изкопаеми горива. Герд Хинц има желание да промени това – с трансформация от полезни изкопаеми към електрически източници. Електрификацията обаче не е толкова тривиална в индустрията, колкото в дома. При температури над 1000 градуса по Целзий производителността и здравината са особено важни. Заедно с екипа по развой на TRUMPF Elektronik  Герд Хинц работи върху разработването на щадящи климата процесни захранвания. Резултатът: Решение с термични плазмени горелки, които могат да стимулират генератори със специфични честоти в зависимост от изискванията и по този начин да заменят процесите на нагряване на изкопаеми горива. Днес Герд Хинц, заедно с инженерите по апликациите на TRUMPF, обяснява на потенциални пилотни клиенти коя технология за плазмена горелка е най-подходяща за тях, от каква честота се нуждаят и колко бързо могат да се амортизират разходите им. Тенденцията продължава да нараства. По този начин, ако Герд Хинц има своя път, източникът на технологична топлина в енергоемките индустрии през 2030 г. ще бъде различен: зелено електричество, което генерира електрически „мега“ пламък.