Sursa: pv-manufacturing.org
Siliciul monocristalin (mono-Si sau c-Si) este siliciu care constă dintr-un monocristal solid continu. Siliciul cultivat pentru aplicații fotovoltaice (PV) este cultivat într-o formă cilindrică cu un diametru tipic de 8 inci (~ 200 mm). Suprafața cilindrului este apoi tăiată pentru a face o formă pseudo-pătrată. Aceste lingouri pot fi preparate fie ca intrinseci,p-dopat de tip saunsiliciu dopat de tip.Pdopajul de tip se realizează de obicei folosind borul în timp cendopajul de tip se realizează folosind fosfor. Celulele solare fabricate din mono-Si cuprind aproximativ 35% (30%p-tip și 5%n-tip) a tuturor celulelor solare pe bază de napolitane de siliciu. Grosimea tipică a producției de celule solare fotovoltaice utilizate în mono-Si este cuprinsă între 160-190 μm. În 2019, cel mai mare producător de napolitane de siliciu mono-Si a fost Xi'an Longi Silicon Materials Corporation.
Metoda Cz - numită după Jan Czochralski - este cea mai comună metodă de producție a mono-Si. Această metodă are o rezistență la stres termic relativ scăzută, un timp de procesare scurt și un cost relativ scăzut. Siliciul crescut prin procesul Cz este, de asemenea, caracterizat printr-o concentrație relativ ridicată de oxigen care poate ajuta la eliminarea internă a impurităților. Standardul industrial al diametrului cristalului este de la 75-210mm cu un lt GG; 100< orientarea="" cristalografică.="" material="" din="" siliciu="" de="" înaltă="" puritate="" (siliciu="" de="" calitate="" solară)="" cu="" dopanți="" suplimentari,="" cel="" mai="" frecvent="" bor="">pdopaj de tip) sau fosfor (ptndopaj de tip) este utilizat ca materie primă pentru proces. O sămânță de siliciu cu un singur cristal este plasată la suprafață, rotită și treptată în sus. Aceasta extrage siliciu topit din topitură, astfel încât să se poată solidifica într-un singur cristal continuu din semințe. Temperatura și viteza de tragere sunt ajustate cu atenție pentru a elimina dislocarea în cristal, care poate fi generată de șocul de contact semințe / topitură. Controlul vitezei poate afecta și diametrul cristalului. Concentrațiile tipice de oxigen și carbon sunt [O] ‑5-10 × 1017cm-3și [C] ‑5-10 × 1015cm-3, respectiv. Datorită variabilității solubilității oxigenului din siliciu (de la 10%)18cm-3la punctul de topire a siliciului la câteva ordine de mărime mai mici la temperatura camerei), oxigenul poate precipita. Oxigenul care nu este precipitat poate deveni defecte active electric și, în plus, donatorii termici din oxigen pot afecta rezistivitatea materialului. Alternativ, oxigenul precipitat poate facilita o scurgere internă a impurităților. Forma interstițială a oxigenului [Oi] în dopat cu borp-siliciul de tip poate afecta grav performanța siliciului. Sub iluminare sau injecție de curent, oxigenul interstițial formează odefect bor-oxigen cu dopantul de fond, bor. Se știe că acest lucru reduce eficiența unei celule solare completate cu până la 10% relativ.
Un alt dezavantaj al procesului Cz standard este faptul că distribuția dopantului nu este uniformă de-a lungul lingoului, deoarece coeficientul de segregare a borului (0,8) și a fosforului (0,3) nu sunt unități. Acest lucru are ca rezultat o concentrație de dopant relativ scăzută, prin urmare o rezistivitate mai mare, la începutul procesului de tragere Cz și o concentrație mai mare de dopant, deci o rezistivitate mai mică, spre sfârșitul procesului de tragere. Datorită procesului de segregare relativ scăzut al fosforului, aceasta este în principal o problemă pentrun-tip mono-Si rezultând o gamă largă de rezistivitate pentrun- lingouri de tip.
Procesul Cz și procesul ulterior de tăiere a lingourilor și a oblelor este prezentat în animația de mai jos.
O altă variantă a procesului Cz este procesul Cz continuu. În procesul continuu Cz, noul material este adăugat la topitură în timpul tragerii lingoului. Acest lucru permite creuzete semnificativ mai puțin adânci, reducând interacțiunea cu pereții creuzetului și, de asemenea, vă permite să controlați concentrația de dopant în topitură și, în consecință, concentrația de dopant din lingou poate fi constantă. Acest lucru poate duce astfel la lingouri mult mai uniforme în termeni de rezistivitate, care sunt, de asemenea, mai lungi, deoarece nu mai sunteți limitat la volumul de topire inițial. Un dezavantaj al metodei Cz continuă este, totuși, că impuritățile cu un coeficient de segregare scăzut pot fi acumulate în topitură, rezultând concentrații mari în ultima parte a procesului de tragere.
CZ (Czochralski) Wafer solar din siliciu monocristalin
