Джерело: pv-manufacturing.org
Монокристалічний кремній (моно-сі або с-Сі) - це кремній, який складається з суцільного твердого одного кристала. Кремній, вирощений для фотоелектричних (PV) застосувань вирощується в циліндричній формі з типовим діаметром 8 дюймів (~200 мм). Поверхня циліндра потім підрізає, щоб зробити псевдо-квадратну форму. Ці зиятки можуть бути підготовлені як в першу,P- тип допінгу абоН- тип дозування кремнію.P-тип допінгу, як правило, досягається за допомогою бору в той час якН-тип допінгу досягається за допомогою фосфору. Сонячні елементи, виготовлені з моно-Сі, складають приблизно 35 % (30 %P-тип і 5 %Н-type) всіх кремнієвих вафельних сонячних елементів. Типова товщина моно-si використовується PV виробництва сонячних елементів знаходиться в діапазоні 160-190 мкм. У 2019 році найбільшим виробником моно-сі кремнієвих вафель був Сіані Лонгі Кремнієві матеріали корпорації.
Метод Cz—названий на честь Ян Чочралський — найпоширеніший метод виробництва моно-сі. Цей метод має відносно низьку термостійкість стресу, короткий час обробки, і відносно низька вартість. Кремній, вирощений через процес Cz, також характеризується відносно високою концентрацією кисню, яка може допомогти внутрішньому затишку домішок. Галузевий стандарт кристалічного діаметру становить від 75-210 мм з<100>кристалографічна орієнтація. Полісилікон високої чистоти (кремній сонячного сорту) з додатковими докторами, найчастіше бор (дляP-тип допінгу) або фосфору (дляН-тип допінг) використовується в якості сировини для процесу. На поверхню поміщається одне кришталеве кремнієве насіння, повернуте і поступово збільшується вгору. Це виводить розплавлений кремній з розплаву, щоб він був закріплений в безперервному єдиному кристалі з насіння. Температура і швидкість витягування ретельно регулюються для усунення вивиху в кристалі, який може бути отриманий шляхом удару контакту насіння/розплавлення. Контроль швидкості також може вплинути на діаметр кристала. Типовими концентраціями кисню і вуглецю є [O] ≈ 5-10 × 1017См-3і [C] ≈ 5-10 × 1015См-3Відповідно. Завдяки мінливості юсеню в кремнію (від 1018См-3при кремнієвому плавленні вказують на кілька замовлень величини нижче при кімнатній температурі), кисень може осадити. Кисень, який не опадів, може стати електрично активними дефектами, а далі теплові донори з кисню можуть вплинути на стійкість матеріалу. Крім того, передбачений кисень може полегшити внутрішнє затишки домішок. Інтерстиціальна форма кисню [OЯ] у борон-допінгуP- тип кремнію може сильно вплинути на продуктивність кремнію. Під час підсвічування або струму ін'єкції інтерстиціальний кисень утворюєбор-кисневий дефект з фоновим допінгом, бором. Це, як відомо, знизити ефективність завершених сонячних елементів до 10% відносно.
Ще одним недоліком стандартного процесу Cz є те, що розподіл допінгу не є рівномірним уздовж злитки, оскільки коефіцієнт сегрегації бору (0,8) і фосфорний (0,3) не є єдності. Це призводить до відносно низької концентрації допінгу, отже, більш висока стійкість, на початку процесу тяги Cz і більш висока концентрація допінгу, отже, зниження стійкості, до кінця процесу витягування. У зв'язку з відносно низьким процесом сегрегації фосфорних, це в основному питання дляН-типу моно-Сі, що призводить до широкого діапазону стійкості дляН- тип зирох.
Процес Cz і подальший процес різання з'їв і вафельки показано в анімації нижче.
Іншим варіантом процесу Cz є безперервний процес Cz. У безперервному процесі Cz новий матеріал додається до розплаву під час злиткування. Це дозволяє значно менш дрібні крихти, зменшуючи взаємодію з крихкими стінами, а також дозволяє контролювати концентрацію допінгу в розплаві і, отже, концентрація дозрівання в злитку може бути незмінною. Таким чином, це може призвести до набагато більш рівномірних зитків з точки зору стійкості, які також довше, як ви більше не обмежується початковим обсягом розплаву. Недоліком безперервного методу Cz є, однак, що домішки з низьким коефіцієнтом сегрегації можуть бути побудовані в розплаві, що призводить до високих концентрацій в останній частині процесу витягування.
Монокральський монокристалічний кремнієвий сонячний вафельний
