1 Što je polikristalni silicij?
Polikristalni silicij (Poly Si ili Polisilicij) je poluvodički materijal koji se obično koristi u proizvodnji fotonaponskih ćelija i elektroničkih komponenti. Sastoji se od više zrna (čestica kristala) koja su međusobno povezana na granicama, ali je raspored atoma unutar svakog zrna uređen. Polikristalni silicij se široko koristi u proizvodnji solarnih fotonaponskih ćelija. U fotonaponskim modulima, ćelije od polikristalnog silicija spojene su u seriju i paralelno kako bi formirale solarne ploče. Ove solarne ploče koriste se za pretvaranje sunčeve energije u električnu energiju.
Osim toga, također se koristi za proizvodnju materijala vrata za određene elektroničke komponente kao što su tranzistori i integrirani krugovi.
Karakteristike polikristalnog silicija:
Polikristalna struktura:Polikristalni silicij sastoji se od više zrnaca, s atomima raspoređenim na uredan način unutar svakog zrna, ali su atomi nasumično raspoređeni na granicama između zrnaca. Ova zrna imaju različite veličine i orijentacije.
Relativno niska cijena:Proces proizvodnje polikristalnog silicija relativno je jednostavan i ekonomičan, što ga čini pogodnim za proizvodnju velikih razmjera. To fotonaponskim ćelijama od polikristalnog silicija daje cjenovnu prednost na tržištu.
Niska učinkovitost:Zbog prisutnosti granica zrna, učinkovitost fotoelektrične pretvorbe fotonaponskih ćelija od polikristalnog silicija obično je niža nego kod fotonaponskih ćelija od monokristalnog silicija. Defekti na granicama zrna mogu uzrokovati rekombinaciju nositelja, čime se smanjuje učinkovitost baterije.
Proces proizvodnje polikristalnog silicija:
Pročišćavanje sirovina:Proizvodnja polikristalnog silicija obično počinje silicijem metalurške kvalitete (MG Si), koji se prvo treba pročistiti kako bi se uklonile nečistoće iz silicija i proizvele sirovine silicija visoke čistoće. Često korištena metoda je Siemensov proces, kojim se polikristalni silicij visoke čistoće dobiva kemijskim taloženjem iz pare (CVD).
Proces redukcije:Silicij metalurške čistoće reagira s klorovodikom i proizvodi triklorosilan (HSiCl3), koji se zatim pročišćava destilacijom. Konačno, triklorosilan se reducira na visokoj temperaturi kako bi se dobio polikristalni silicij visoke čistoće.
Reakcijski proces:Silicij metalurške čistoće reagira s klorovodikom (HCl) i proizvodi triklorosilan (HSiCl₃) i druge nusproizvode. Si+3HCL→HSiCl3+H2
Ingoti:Polikristalni silicij visoke čistoće se topi i lijeva u velike komade polikristalnih silicijskih ingota. Nakon hlađenja, ovi ingoti se sastoje od više zrnaca silicija različitih orijentacija.
Rezanje:Ingoti polikristalnog silicija se režu na tanke kriške pomoću rezača, koji se nazivaju pločice i koriste se za proizvodnju fotonaponskih ćelija.
Detekcija i ocjenjivanje pločica od polikristalnog silicija
Optički pregled:Koristite opremu za optičku inspekciju za provjeru kvalitete površine i kristalne strukture polikristalnih silicijskih pločica.
Ispitivanje električnih performansi:Ispitivanje električnih svojstava polikristalnih silicijskih pločica, kao što su životni vijek manjinskih nositelja, vodljivost itd.
Ocjenjivanje kvalitete:Na temelju rezultata ispitivanja, polikristalne silikonske pločice se ocjenjuju prema kvaliteti i učinku kako bi se osiguralo da se visokokvalitetne silicijske pločice koriste za učinkovitu proizvodnju fotonaponskih ćelija.
2 Što je monokristalni silicij
Monokristalni silicij je silicijski materijal visoke čistoće sastavljen od strukture jednog kristala. Atomski raspored monokristala silicija je uredan, kristalna struktura je potpuna i ima izvrsna električna svojstva i mehaničku čvrstoću. Monokristalne silicijske fotonaponske ćelije trenutno su jedne od najučinkovitijih fotonaponskih ćelija na tržištu, s visokom učinkovitošću fotoelektrične pretvorbe i prikladne za različite fotonaponske sustave za proizvodnju električne energije. Može se koristiti kao glavni materijal za proizvodnju poluvodičkih uređaja kao što su integrirani krugovi (IC), mikroprocesori, memorije, senzori itd. Osim toga, monokristalne silicijske pločice visoke čistoće (vaferi) se režu, dopiraju, jetkaju i pakiraju za proizvodnju razne elektroničke komponente i čipovi. Monokristalni silicij također se koristi za proizvodnju optičkih leća, infracrvenih prozora, laserskih uređaja i više.
Proizvodni proces:
1. Priprema sirovina:Sirovina za monokristalni silicij je silicij visoke čistoće, obično se koristi pročišćeni silicij metalurške kvalitete.
2. Metoda proizvodnje:
Czochralski metoda (CZ metoda):
Korak:Rastopite silicij visoke čistoće u lončiću, umetnite klicu jednokristalnog silicija sa željenom orijentacijom kristala, zatim polako rotirajte i povucite klicu kristala kako biste omogućili da se talina silicija kristalizira na klici kristala, postupno formirajući monokristalnu silicijsku šipku.
Karakteristike:CZ metoda može proizvesti monokristalne silikonske šipke velikog promjera i visoke čistoće, ali je sklona uvođenju kisika i drugih nečistoća.
Plutajuća zona (FZ):
Korak:Upotrijebite visokofrekventno indukcijsko grijanje da otopite lokalno područje silicijske šipke bez lončića, a zatim pomaknite zonu taljenja na silicijskoj šipki pomicanjem indukcijske zavojnice, postupno pretvarajući polikristalni silicij u monokristalni silicij.
Značajke:Monokristalni silicij proizveden FZ metodom ima veću čistoću i manji sadržaj nečistoća, što ga čini pogodnim za proizvodnju poluvodičkih uređaja visokih performansi.
3. Rezanje i obrada
Rezanje:Korištenje pile s dijamantnom žicom za rezanje monokristalne silikonske šipke na tanke kriške, poznate kao vafli.
Brušenje i poliranje:Brušenje i poliranje izrezane silikonske pločice za uklanjanje površinskih nedostataka i poboljšanje njezine ravnosti i čistoće.
3 Razlika između monokristalnog i polikristalnog silicija
Glavne razlike između monokristalnog silicija i polikristalnog silicija leže u njihovoj strukturi, svojstvima i primjeni. Monokristalni silicij sastoji se od jednokristalne strukture, s uređenim rasporedom atoma i visokom učinkovitošću fotoelektrične pretvorbe (18% -24%). Ima vrhunska električna svojstva i pogodan je za visokoučinkovite fotonaponske ćelije i poluvodičke uređaje, ali su troškovi proizvodnje relativno visoki. Polikristalni silicij sastoji se od više zrnaca s granicama zrna, što rezultira niskom učinkovitošću fotoelektrične pretvorbe (15% -20%) i lošim električnim svojstvima. Uglavnom se koristi za velike fotonaponske primjene s niskim troškovima proizvodnje. Monokristalni silicij ima ujednačen izgled i dobru estetiku, dok polikristalni silicij ima neujednačen izgled.