1 Kas ir polikristāliskais silīcijs?
Polikristāliskais silīcijs (Poly Si vai Polysilcon) ir pusvadītāju materiāls, ko parasti izmanto fotoelektrisko elementu un elektronisko komponentu ražošanā. Tas sastāv no vairākiem graudiem (kristāla daļiņām), kas ir savstarpēji savienoti robežās, bet atomu izvietojums katra grauda iekšpusē ir sakārtots. Polikristālisko silīciju plaši izmanto saules fotoelektrisko elementu ražošanā. Fotoelementu moduļos polikristāliskā silīcija šūnas ir savienotas virknē un paralēli, veidojot saules paneļus. Šos saules paneļus izmanto, lai pārveidotu saules enerģiju elektroenerģijā.
Turklāt to izmanto arī, lai ražotu vārtu materiālus noteiktiem elektroniskiem komponentiem, piemēram, tranzistoriem un integrālajām shēmām.
Polikristāliskā silīcija īpašības:
Polikristāliskā struktūra:Polikristāliskais silīcijs sastāv no vairākiem graudiem, un atomi ir sakārtoti katrā graudiņā, bet atomi ir nejauši izkārtoti pie graudu robežām. Šiem graudiem ir dažādi izmēri un orientācijas.
Salīdzinoši zemas izmaksas:Polikristāliskā silīcija ražošanas process ir salīdzinoši vienkāršs un rentabls, tāpēc tas ir piemērots liela mēroga ražošanai. Tas nodrošina polikristāliskā silīcija fotoelektrisko elementu cenu priekšrocības tirgū.
Zema efektivitāte:Graudu robežu klātbūtnes dēļ polikristāliskā silīcija fotoelektrisko elementu fotoelektriskās konversijas efektivitāte parasti ir zemāka nekā monokristāliskā silīcija fotoelektrisko elementu efektivitāte. Graudu robežu defekti var izraisīt nesēja rekombināciju, tādējādi samazinot akumulatora efektivitāti.
Polikristāliskā silīcija ražošanas process:
Izejvielu attīrīšana:Polikristāliskā silīcija ražošana parasti sākas ar metalurģiskās kvalitātes silīciju (MG Si), kas vispirms ir jāattīra, lai no silīcija noņemtu piemaisījumus un ražotu augstas tīrības pakāpes silīcija izejvielas. Visbiežāk izmantotā metode ir Siemens process, kas iegūst augstas tīrības pakāpes polikristālisko silīciju, izmantojot ķīmisko tvaiku pārklāšanu (CVD).
Samazināšanas process:Metalurģiskās kvalitātes silīcijs reaģē ar hlorūdeņradi, veidojot trihlorsilānu (HSiCl₃), ko pēc tam attīra destilējot. Visbeidzot, trihlorsilāns tiek reducēts augstā temperatūrā, lai iegūtu augstas tīrības pakāpes polikristālisko silīciju.
Reakcijas process:Metalurģiskās kvalitātes silīcijs reaģē ar hlorūdeņradi (HCl), veidojot trihlorsilānu (HSiCl₃) un citus blakusproduktus. Si+3HCL→HSiCl3+H₂
Liets:Augstas tīrības pakāpes polikristāliskais silīcijs tiek izkausēts un izliets lielos polikristāliskā silīcija lietņu gabalos. Pēc atdzesēšanas šie lietņi sastāv no vairākiem silīcija graudiem ar atšķirīgu orientāciju.
Sagriešana:Polikristāliskā silīcija lietņus ar griezēju sagriež plānās šķēlēs, ko sauc par vafelēm un izmanto fotoelektrisko elementu ražošanai.
Polikristāliskā silīcija plātņu noteikšana un klasifikācija
Optiskā pārbaude:Izmantojiet optiskās pārbaudes iekārtas, lai pārbaudītu polikristāliskā silīcija plātņu virsmas kvalitāti un kristāla struktūru.
Elektriskā veiktspējas pārbaude:Polikristāliskā silīcija plātņu elektrisko īpašību pārbaude, piemēram, mazākuma nesēja kalpošanas laiks, vadītspēja utt.
Kvalitātes vērtēšana:Pamatojoties uz testa rezultātiem, polikristāliskā silīcija vafeles tiek klasificētas pēc kvalitātes un veiktspējas, lai nodrošinātu augstas kvalitātes silīcija plātņu izmantošanu efektīvai fotoelementu ražošanai.
2 Kas ir monokristāliskais silīcijs
Monokristāliskais silīcijs ir augstas tīrības pakāpes silīcija materiāls, kas sastāv no viena kristāla struktūras. Viena kristāla silīcija atomu izvietojums ir sakārtots, kristāla struktūra ir pilnīga, un tam ir lieliskas elektriskās īpašības un mehāniskā izturība. Monokristāliskā silīcija fotoelementu elementi pašlaik ir viens no visefektīvākajiem fotoelektriskajiem elementiem tirgū, ar augstu fotoelektriskās pārveidošanas efektivitāti un piemēroti dažādām fotoelementu enerģijas ražošanas sistēmām. Var izmantot kā galveno materiālu pusvadītāju ierīču, piemēram, integrālo shēmu (IC), mikroprocesoru, atmiņu, sensoru uc ražošanai. Turklāt augstas tīrības pakāpes monokristāliskā silīcija vafeles (vafeles) tiek grieztas, leģētas, kodinātas un iepakotas, lai ražotu. dažādi elektroniskie komponenti un mikroshēmas. Monokristālisko silīciju izmanto arī optisko lēcu, infrasarkano staru logu, lāzerierīču un citu produktu ražošanai.
Ražošanas process:
1. Izejvielu sagatavošana:Monokristāliskā silīcija izejviela ir augstas tīrības pakāpes silīcijs, parasti izmantojot attīrītu metalurģiskās kvalitātes silīciju.
2. Ražošanas metode:
Czochralski metode (CZ metode):
solis:Izkausējiet augstas tīrības pakāpes silīciju tīģelī, ievietojiet monokristāla silīcija sēklas kristālu ar vēlamo kristāla orientāciju, pēc tam lēnām pagrieziet un velciet sēklu kristālu, lai ļautu silīcija kausējumam kristalizēties uz sēklu kristāla, pakāpeniski veidojot monokristāla silīcija stieni.
Raksturlielumi:Ar CZ metodi var iegūt liela diametra un augstas tīrības pakāpes monokristāliskos silīcija stieņus, taču tā ir pakļauta skābekļa un citu piemaisījumu ievadīšanai.
Peldošā zona (FZ):
solis:Izmantojiet augstfrekvences indukcijas karsēšanu, lai izkausētu silīcija stieņa lokālo zonu bez tīģeļa, un pēc tam pārvietojiet silīcija stieņa kušanas zonu, pārvietojot indukcijas spoli, pakāpeniski pārveidojot polikristālisko silīciju monokristāliskā silīcijā.
Funkcijas:Viena kristāla silīcijam, kas ražots ar FZ metodi, ir augstāka tīrība un mazāks piemaisījumu saturs, tāpēc tas ir piemērots augstas veiktspējas pusvadītāju ierīču ražošanai.
3. Griešana un apstrāde
Griešana:Izmantojot dimanta stieples zāģi, lai sagrieztu viena kristāla silīcija stieni plānās šķēlēs, kas pazīstamas kā vafeles.
Slīpēšana un pulēšana:Grieztās silīcija vafeles slīpēšana un pulēšana, lai novērstu virsmas defektus un uzlabotu tās līdzenumu un tīrību.
3 Atšķirība starp monokristālisko silīciju un polikristālisko silīciju
Galvenās atšķirības starp monokristālisko silīciju un polikristālisko silīciju slēpjas to struktūrā, īpašībās un pielietojumā. Monokristālisks silīcijs sastāv no viena kristāla struktūras ar sakārtotu atomu izvietojumu un augstu fotoelektriskās konversijas efektivitāti (18% -24%). Tam ir izcilas elektriskās īpašības, un tas ir piemērots augstas veiktspējas fotoelementu elementiem un pusvadītāju ierīcēm, taču ražošanas izmaksas ir salīdzinoši augstas. Polikristāliskais silīcijs sastāv no vairākiem graudiem ar graudu robežām, kā rezultātā ir zema fotoelektriskās konversijas efektivitāte (15% -20%) un sliktas elektriskās īpašības. To galvenokārt izmanto liela mēroga fotoelektriskiem lietojumiem ar zemām ražošanas izmaksām. Monokristāliskam silīcijam ir viendabīgs izskats un laba estētika, savukārt polikristāliskajam silīcijam ir nevienmērīgs izskats.