1 Шта је поликристални силицијум?
Поликристални силицијум (Поли Си или Полисилицон) је полупроводнички материјал који се обично користи у производњи фотонапонских ћелија и електронских компоненти. Састоји се од више зрна (честица кристала) која су међусобно повезана на границама, али је атомски распоред унутар сваког зрна уређен. Поликристални силицијум се широко користи у производњи соларних фотонапонских ћелија. У фотонапонским модулима, поликристалне силицијумске ћелије су повезане серијски и паралелно да формирају соларне панеле. Ови соларни панели се користе за претварање соларне енергије у електричну енергију.
Поред тога, такође се користи за производњу материјала за капије за одређене електронске компоненте као што су транзистори и интегрисана кола.
Карактеристике поликристалног силицијума:
Поликристална структура:Поликристални силицијум се састоји од више зрна, при чему су атоми распоређени на уредан начин унутар сваког зрна, али атоми распоређени насумично на границама између зрна. Ова зрна имају различите величине и оријентације.
Релативно ниска цена:Процес производње поликристалног силицијума је релативно једноставан и исплатив, што га чини погодним за производњу великих размера. Ово даје фотонапонским ћелијама од поликристалног силицијума предност у цени на тржишту.
Ниска ефикасност:Због присуства граница зрна, ефикасност фотоелектричне конверзије фотонапонских ћелија од поликристалног силицијума је обично нижа од оне код фотонапонских ћелија монокристалног силицијума. Дефекти на границама зрна могу изазвати рекомбинацију носача, чиме се смањује ефикасност батерије.
Процес производње поликристалног силицијума:
Пречишћавање сировина:Производња поликристалног силицијума обично почиње са силицијумом металуршког квалитета (МГ Си), који прво треба да се пречисти да би се уклониле нечистоће из силицијума и произвеле силицијумске сировине високе чистоће. Уобичајени метод је Сиеменсов процес, којим се добија поликристални силицијум високе чистоће путем хемијског таложења из паре (ЦВД).
Процес смањења:Силицијум металуршког квалитета реагује са хлороводоником да би се добио трихлоросилан (ХСиЦл₃), који се затим пречишћава дестилацијом. Коначно, трихлоросилан се редукује на високој температури да би се добио поликристални силицијум високе чистоће.
Процес реакције:Силицијум металуршког квалитета реагује са хлороводоником (ХЦл) да би произвео трихлоросилан (ХСиЦл₃) и друге нуспроизводе. Си+3ХЦЛ→ХСиЦл₃+Х2
Ингот:Поликристални силицијум високе чистоће се топи и сипа у велике комаде поликристалних силицијумских ингота. Након хлађења, ови инготи се састоје од више зрна силицијума различитих оријентација.
Сечење:Инготи поликристалног силицијума секу се на танке кришке помоћу секача, који се називају облатне и користе се за производњу фотонапонских ћелија.
Детекција и оцењивање поликристалних силицијумских плочица
Оптички преглед:Користите опрему за оптичку инспекцију да бисте проверили квалитет површине и кристалну структуру поликристалних силицијумских плочица.
Испитивање електричних перформанси:Тестирање електричних својстава поликристалних силицијумских плочица, као што су животни век мањинских носача, проводљивост итд.
Оцењивање квалитета:На основу резултата тестирања, поликристалне силиконске плочице се оцењују према квалитету и перформансама како би се осигурало да се висококвалитетне силиконске плочице користе за ефикасну производњу фотонапонских ћелија.
2 Шта је монокристални силицијум
Монокристални силицијум је силицијумски материјал високе чистоће састављен од једнокристалне структуре. Атомски распоред монокристалног силицијума је уредан, кристална структура је потпуна и има одличне електричне особине и механичку чврстоћу. Монокристалне силицијумске фотонапонске ћелије су тренутно једна од најефикаснијих фотонапонских ћелија на тржишту, са високом ефикасношћу фотоелектричне конверзије и погодне за различите фотонапонске системе за производњу енергије. Може се користити као главни материјал за производњу полупроводничких уређаја као што су интегрисана кола (ИЦ), микропроцесори, меморије, сензори, итд. Поред тога, монокристалне силиконске плочице (вафере) високе чистоће се секу, допирају, гравирају и пакују за производњу разне електронске компоненте и чипове. Монокристални силицијум се такође користи за производњу оптичких сочива, инфрацрвених прозора, ласерских уређаја и још много тога.
Производни процес:
1. Припрема сировина:Сирови материјал за монокристални силицијум је силицијум високе чистоће, који обично користи пречишћени силицијум металуршког квалитета.
2. Начин производње:
Метод Чохралског (ЦЗ метода):
корак:Растопите силицијум високе чистоће у лончићу, убаците једнокристални силицијумски силиконски кристал са жељеном оријентацијом кристала, а затим полако ротирајте и повуците семенски кристал како бисте омогућили да растопљени силицијум кристализује на кристалу за семе, постепено формирајући једнокристални силицијумски штап.
карактеристике:ЦЗ метода може произвести монокристалне силиконске шипке великог пречника и високе чистоће, али је склона увођењу кисеоника и других нечистоћа.
Плутајућа зона (ФЗ):
корак:Користите високофреквентно индукционо грејање да истопите локалну област силицијумске шипке без лончића, а затим померите зону топљења на силицијумској шипки померањем индукционог намотаја, постепено трансформишући поликристални силицијум у монокристални силицијум.
Карактеристике:Монокристални силицијум произведен ФЗ методом има већу чистоћу и мањи садржај нечистоћа, што га чини погодним за производњу полупроводничких уређаја високих перформанси.
3. Сечење и обрада
Сечење:Коришћењем дијамантске жичане тестере за резање монокристалне силиконске шипке на танке кришке, познате као облатне.
Брушење и полирање:Брушење и полирање исечене силиконске плочице да би се уклонили површински недостаци и побољшала њена равност и чистоћа.
3 Разлика између монокристалног силицијума и поликристалног силицијума
Главне разлике између монокристалног силицијума и поликристалног силицијума леже у њиховој структури, својствима и примени. Монокристални силицијум се састоји од једнокристалне структуре, са уређеним атомским распоредом и високом ефикасношћу фотоелектричне конверзије (18% -24%). Има врхунска електрична својства и погодан је за фотонапонске ћелије и полупроводничке уређаје високих перформанси, али је цена производње релативно висока. Поликристални силицијум се састоји од више зрна са границама зрна, што резултира ниском ефикасношћу фотоелектричне конверзије (15% -20%) и лошим електричним својствима. Углавном се користи за велике фотонапонске апликације са ниским трошковима производње. Монокристални силицијум има уједначен изглед и добру естетику, док поликристални силицијум има неуједначен изглед.