1 Kas yra polikristalinis silicis?
Polikristalinis silicis (Poly Si arba Polisilicon) yra puslaidininkinė medžiaga, dažniausiai naudojama fotovoltinių elementų ir elektroninių komponentų gamyboje. Jį sudaro keli grūdeliai (kristalinės dalelės), kurios yra tarpusavyje sujungtos ties ribomis, tačiau kiekvieno grūdo viduje yra tvarkinga atomų išdėstymas. Polikristalinis silicis plačiai naudojamas saulės fotovoltinių elementų gamyboje. Fotovoltiniuose moduliuose polikristalinio silicio elementai yra sujungti nuosekliai ir lygiagrečiai, kad būtų sudarytos saulės baterijos. Šios saulės baterijos naudojamos saulės energiją paversti elektros energija.
Be to, jis taip pat naudojamas tam tikrų elektroninių komponentų, tokių kaip tranzistoriai ir integriniai grandynai, vartų medžiagoms gaminti.
Polikristalinio silicio charakteristikos:
Polikristalinė struktūra:Polikristalinis silicis sudarytas iš kelių grūdelių, kurių atomai tvarkingai išsidėstę kiekviename grūdelyje, tačiau atomai atsitiktinai išsidėstę ties ribomis tarp grūdelių. Šie grūdai yra skirtingo dydžio ir orientacijos.
Santykinai maža kaina:Polikristalinio silicio gamybos procesas yra gana paprastas ir ekonomiškas, todėl jis tinkamas didelio masto gamybai. Tai suteikia polikristalinio silicio fotovoltinių elementų kainos pranašumą rinkoje.
Mažas efektyvumas:Dėl grūdelių ribų polikristalinio silicio fotovoltinių elementų fotoelektrinės konversijos efektyvumas paprastai yra mažesnis nei monokristalinio silicio fotovoltinių elementų. Defektai grūdų ribose gali sukelti nešiklio rekombinaciją ir taip sumažinti akumuliatoriaus efektyvumą.
Polikristalinio silicio gamybos procesas:
Žaliavų valymas:Polikristalinio silicio gamyba paprastai pradedama nuo metalurginio tipo silicio (MG Si), kurį pirmiausia reikia išvalyti, kad iš silicio būtų pašalintos priemaišos ir būtų pagamintos itin grynos silicio žaliavos. Dažniausiai naudojamas metodas yra Siemens procesas, kurio metu gaunamas didelio grynumo polikristalinis silicis cheminiu garų nusodinimu (CVD).
Sumažinimo procesas:Metalurginės klasės silicis reaguoja su vandenilio chloridu ir susidaro trichlorsilanas (HSiCl3), kuris vėliau išvalomas distiliuojant. Galiausiai trichlorsilanas redukuojamas aukštoje temperatūroje, kad būtų gautas didelio grynumo polikristalinis silicis.
Reakcijos procesas:Metalurginis silicis reaguoja su vandenilio chloridu (HCl) ir susidaro trichlorsilanas (HSiCl₃) ir kiti šalutiniai produktai. Si+3HCL→HSiCl3+H₂
Luitas:Didelio grynumo polikristalinis silicis išlydomas ir supilamas į didelius polikristalinio silicio luitų gabalus. Po aušinimo šie luitai yra sudaryti iš kelių skirtingos orientacijos silicio grūdelių.
Pjaustymas:Polikristaliniai silicio luitai pjaustykle supjaustomi plonais griežinėliais, kurie vadinami plokštelėmis ir naudojami fotovoltinių elementų gamybai.
Polikristalinio silicio plokštelių aptikimas ir klasifikavimas
Optinė apžiūra:Naudokite optinę tikrinimo įrangą, kad patikrintumėte polikristalinio silicio plokštelių paviršiaus kokybę ir kristalinę struktūrą.
Elektrinio veikimo bandymas:Polikristalinio silicio plokštelių elektrinių savybių, tokių kaip mažumos nešiklio tarnavimo laikas, laidumas ir kt.
Kokybės įvertinimas:Remiantis bandymų rezultatais, polikristalinės silicio plokštelės klasifikuojamos pagal kokybę ir našumą, siekiant užtikrinti, kad aukštos kokybės silicio plokštelės būtų naudojamos efektyviai fotovoltinių elementų gamybai.
2 Kas yra monokristalinis silicis
Monokristalinis silicis yra didelio grynumo silicio medžiaga, sudaryta iš vieno kristalo struktūros. Vieno kristalo silicio atominis išdėstymas yra tvarkingas, kristalų struktūra yra baigta, jis turi puikias elektrines savybes ir mechaninį stiprumą. Monokristaliniai silicio fotovoltiniai elementai šiuo metu yra vieni efektyviausių fotovoltinių elementų rinkoje, pasižymintys dideliu fotoelektrinės konversijos efektyvumu ir tinkami įvairioms fotovoltinės energijos gamybos sistemoms. Gali būti naudojama kaip pagrindinė medžiaga gaminant puslaidininkinius įrenginius, tokius kaip integriniai grandynai (IC), mikroprocesoriai, atmintis, jutikliai ir kt. Be to, didelio grynumo monokristalinio silicio plokštelės (plokštelės) yra pjaustomos, legiruojamos, išgraviruojamos ir supakuojamos gaminant. įvairūs elektroniniai komponentai ir lustai. Monokristalinis silicis taip pat naudojamas gaminant optinius lęšius, infraraudonųjų spindulių langus, lazerinius įrenginius ir kt.
Gamybos procesas:
1. Žaliavos paruošimas:Monokristalinio silicio žaliava yra didelio grynumo silicis, dažniausiai naudojamas išgrynintas metalurginės klasės silicis.
2. Gamybos būdas:
Czochralskio metodas (CZ metodas):
Žingsnis:Ištirpinkite didelio grynumo silicį tiglyje, įdėkite monokristalinį silicio sėklinį kristalą su norima kristalo orientacija, tada lėtai pasukite ir traukite sėklinį kristalą, kad silicio lydalas kristalizuotųsi ant sėklinio kristalo, palaipsniui sudarydamas monokristalinį silicio strypą.
Charakteristikos:CZ metodas gali pagaminti didelio skersmens ir didelio grynumo monokristalinio silicio strypus, tačiau jis yra linkęs į deguonį ir kitas priemaišas.
Plaukiojanti zona (FZ):
Žingsnis:Naudokite aukšto dažnio indukcinį kaitinimą, kad ištirpintumėte vietinę silicio strypo sritį be tiglio, o tada perkelkite lydymosi zoną ant silicio strypo, judindami indukcinę ritę, palaipsniui transformuodami polikristalinį silicį į monokristalinį silicį.
Savybės:FZ metodu pagamintas monokristalinis silicis pasižymi didesniu grynumu ir mažesniu priemaišų kiekiu, todėl tinka gaminti didelio našumo puslaidininkinius įtaisus.
3. Pjaustymas ir apdirbimas
Pjovimas:Naudojant deimantinį vielos pjūklą vieno kristalo silicio strypas supjaustomas plonais griežinėliais, vadinamais plokštelėmis.
Šlifavimas ir poliravimas:Nupjautos silicio plokštelės šlifavimas ir poliravimas, siekiant pašalinti paviršiaus defektus ir pagerinti jos lygumą bei švarumą.
3 Skirtumas tarp monokristalinio silicio ir polikristalinio silicio
Pagrindiniai monokristalinio silicio ir polikristalinio silicio skirtumai yra jų struktūra, savybės ir pritaikymas. Monokristalinis silicis sudarytas iš vieno kristalo struktūros, su tvarkingu atomų išsidėstymu ir dideliu fotoelektrinės konversijos efektyvumu (18 % -24 %). Jis turi geresnes elektrines savybes ir tinka didelio našumo fotovoltiniams elementams ir puslaidininkiniams įtaisams, tačiau gamybos sąnaudos yra gana didelės. Polikristalinis silicis sudarytas iš kelių grūdelių su grūdelių ribomis, todėl fotoelektrinės konversijos efektyvumas yra mažas (15 % -20 %) ir prastos elektrinės savybės. Jis daugiausia naudojamas didelio masto fotovoltinėms reikmėms su mažomis gamybos sąnaudomis. Monokristalinis silicis yra vienodos išvaizdos ir geros estetikos, o polikristalinio silicio išvaizda nevienoda.