Izvor: pv-manufacturing.org
Monokristalni silicij (mono-Si ili c-Si) je silicij koji se sastoji od kontinuiranog čvrstog monokristala. Silicij uzgojen za fotonaponske (PV) primjene uzgaja se u cilindričnom obliku s tipičnim promjerom od 8 inča (~ 200 mm). Zatim se površina cilindra obreže kako bi se dobio pseudo-kvadratni oblik. Ti se kalupi mogu pripremiti ili kao svojstveni,p-tip dopiran ilin-tip dopirani silicij.Pdoping tipa obično se postiže korištenjem bora dokndoping tipa postiže se uporabom fosfora. Solarne stanice proizvedene od mono-Si sadrže oko 35% (30%)p-tip i 5%n-tip) svih solarnih ćelija na bazi silicijskih pločica. Tipična debljina proizvodnje solarnih ćelija koje se koriste na bazi mono-Si je u rasponu od 160-190 μm. U 2019. godini najveći proizvođač mono-Si silikonskih pločica bila je Xi'an Longi Silicon Materials Corporation.
Cz metoda - nazvana po Janu Czochralskom - najčešća je metoda mono-Si proizvodnje. Ova metoda ima relativno nisku otpornost na toplinsko naprezanje, kratko vrijeme obrade i relativno nisku cijenu. Silicij uzgojen Cz postupkom također karakterizira relativno visoka koncentracija kisika koja može pomoći unutarnjem prodiranju nečistoća. Industrijski standard promjera kristala je od 75-210 mm s< 100=""> kristalografska orijentacija. Polisilikonski materijal visoke čistoće (silicij solarne kvalitete) s dodatnim dodavačima, najčešće borom (zap-doping) ili fosfor (zan-doping) koristi se kao sirovina za postupak. Jednokristalno silikonsko sjeme stavlja se na površinu, rotira i postupno izvlači prema gore. To izvlači rastaljeni silicij iz taline, tako da se može stvrdnuti u kontinuirani monokristal iz sjemena. Temperatura i brzina izvlačenja pažljivo su podešeni kako bi se eliminirala dislokacija u kristalu, koja može nastati kontaktnim udarcem sjeme / talina. Kontrola brzine također može utjecati na promjer kristala. Tipične koncentracije kisika i ugljika su [O] ≈5-10 × 1017cm-3i [C] ≈5‑10 × 1015cm-3, odnosno. Zbog varijabilnosti topivosti kisika u siliciju (od 1018cm-3na točki topljenja silicija do nekoliko redova veličine nižoj na sobnoj temperaturi), kisik se može taložiti. Kisik koji se ne istaloži može postati električno aktivni nedostatak, a nadalje, donatori topline iz kisika mogu utjecati na otpornost materijala. Precipitirani kisik može olakšati unutarnje usisavanje nečistoća. Intersticijski oblik kisika [Oi] u dopiranju borapSilicij tipa može ozbiljno utjecati na performanse silicija. Pod osvjetljenjem ili trenutnom injekcijom, intersticijski kisik stvara adefekt bora i kisika s dodatkom pozadine, bor. Poznato je da to smanjuje učinkovitost dovršene solarne ćelije do 10% u odnosu.
Još jedan nedostatak standardnog Cz postupka je činjenica da raspodjela dopantnog sredstva nije jednolična duž kalupa, jer koeficijent razdvajanja bora (0,8) i fosfora (0,3) nije jedinstvo. To rezultira relativno niskom koncentracijom dodataka, dakle većom otpornošću, na početku postupka povlačenja Cz i većom koncentracijom dodataka, a time i manjom otpornošću, prema kraju postupka povlačenja. Zbog relativno malog procesa segregacije fosfora, ovo je uglavnom problem zantipa mono-Si što rezultira širokim rasponom otpornosti zantipovi ingota.
Cz postupak i sljedeći postupak rezanja ingota i oblatni prikazan je u donjoj animaciji.
Druga varijanta Cz procesa je kontinuirani Cz postupak. U kontinuiranom Cz procesu, novi se materijal dodaje u talinu tijekom izvlačenja ingota. To omogućuje znatno pliće lončke, smanjujući interakciju sa stijenkama lonca, a također vam omogućuje kontrolu koncentracije dopantnog sredstva u talini, a posljedično koncentracija dopantnog sredstva u kalupu može biti konstantna. To može dovesti do puno ujednačenijih ingota u pogledu otpora koji su i dulji jer više niste ograničeni na početni volumen taljevine. Nedostatak kontinuirane Cz metode je, međutim, što se u talini mogu nakupljati nečistoće s malim koeficijentom segregacije što rezultira visokim koncentracijama u drugom dijelu postupka izvlačenja.
CZ (Czochralski) Monokristalna silicijska solarna pločica
