Šaltinis: pv-manufacturing.org
Monokristalinis silicis (mono-Si arba c-Si) yra silicis, sudarytas iš ištisinio viengubo kristalo. Fotovoltiniams (PV) užaugintam siliciui siūloma cilindro formos, kurios tipinis skersmuo yra 8 coliai (~ 200 mm). Tada cilindro paviršius apkarpomas, kad būtų pseudo kvadrato formos. Šie luitai gali būti paruošti kaip vidiniai,P-tipas doped arbaN-tipas doped silicio.P-tipo dopingas paprastai pasiekiamas naudojant boro, oN-dopingo tipas pasiekiamas naudojant fosforą. Iš mono-Si pagaminti saulės elementai sudaro apytikriai 35 % (30 %P-tipas ir 5 %N-tipas) visų silicio plokštelių pagrindu pagamintų saulės elementų. Tipiškas storis mono-Si naudojamas PV saulės elementų gamyba yra 160-190 μm diapazone. 2019 m. didžiausias mono-Si silicio plokštelių gamintojas buvo Xi'an Longi Silicon Materials Corporation.
Cz metodas, pavadintas jan czochralski vardu, yra labiausiai paplitęs mono-Si gamybos metodas. Šis metodas turi santykinai mažą šiluminį atsparumą įtempiui, trumpą apdorojimo laiką ir santykinai mažą kainą. Cz proceso metu išaugintam siliciui taip pat būdinga palyginti didelė deguonies koncentracija, kuri gali padėti vidinei priemaišų gavimo koncentracijai. Kristalų skersmens pramonės standartas yra nuo 75 iki 210 mm, o<100>kristalografinę orientaciją. Didelio grynumo polikristalinio silicio medžiaga su papildomomis dopantais, dažniausiai boro (pavyzdžiui,P-dopingo tipas) arba fosforas (pN-tipas dopingas) naudojamas kaip proceso žaliava. Ant paviršiaus dedama viena kristalinio silicio sėkla, pasukta ir palaipsniui traukiama į viršų. Tai atkreipia išlydyto silicio iš lydalo, kad jis galėtų sukietėti į nuolatinį vieną kristalą iš sėklos. Temperatūra ir traukimo greitis kruopščiai sureguliuojami, kad būtų pašalintas kristalo dislokacija, kurią gali generuoti sėklų / lydalo kontaktinis šokas. Greičio valdymas taip pat gali turėti įtakos kristalo skersmeniui. Tipinė deguonies ir anglies koncentracija yra [O] ≈ 5-10 × 1017Cm-3ir [C] ≈ 5-10 × 1015Cm-3Atitinkamai. Dėl tirpumo silicio deguonies kintamumo (nuo 1018Cm-3silicio lydymosi taške iki kelių dydžių, mažesnių kambario temperatūroje), deguonis gali nusodinti. Deguonis, kuris nėra nusodintas, gali tapti elektra aktyviais defektais, o toliau šilumos donorai iš deguonies gali turėti įtakos medžiagos varžai. Arba nusodintas deguonis gali palengvinti vidinį priemaišų gettering. Intersticinė deguonies forma [OI] boro dopedeP-silicio tipas gali labai paveikti silicio veikimą. Įsijungus į apšvietimą arba įpurškiant, intersticinis deguonis sudaroboro-deguonies defektas su fono dopant, boro. Žinoma, kad tai sumažina užbaigto saulės elemento efektyvumą iki 10 % santykiniu.
Kitas standartinio Cz proceso trūkumas yra tai, kad dopant pasiskirstymas nėra vienodas išilgai luitai, nes boro (0,8) ir fosforo (0,3) atskyrimo koeficientas nėra vienybė. Dėl to Cz traukimo proceso pradžioje susidaro palyginti maža dopant koncentracija, taigi ir didesnė varža, o traukiamojo proceso pabaigoje – didesnė dopant koncentracija, taigi ir mažesnė varža. Dėl palyginti mažo fosforo atskyrimo proceso tai daugiausia yra klausimas, susijęs suN-mono-Si tipo, dėl kurio atsiranda platus varžosN-tipo luitai.
Cz procesas ir vėlesnis luitų ir plokštelių pjovimo procesas rodomas toliau pateiktoje animacijoje.
Kitas Cz proceso variantas yra nuolatinis Cz procesas. Nepertraukiamo Cz proceso metu į lydalą pridedama nauja medžiaga luitų traukimo metu. Tai leidžia žymiai sekliuose tigliuose, sumažinant sąveiką su tigliais, taip pat leidžia jums kontroliuoti dopant koncentraciją lydalo ir todėl dopant koncentracija luota gali būti pastovus. Todėl gali atsirasti daug vienodesnių rezistų, kurie taip pat nebėra, nes jūs nebeapsiribojate pradiniu lydalo tūriu. Tačiau nuolatinio Cz metodo trūkumas yra tas, kad ištirpus gali būti susikaupiami nešvarumai, kurių atskyrimo koeficientas yra mažas, todėl pastarojoje traukimo proceso dalyje susidaro didelės koncentracijos.
CZ(Czochralski) Monokristalinis silicio saulės plokštelių
