1 Apakah silikon polihabluran?
Polycrystalline Silicon (Poly Si atau Polysilicon) ialah bahan semikonduktor yang biasa digunakan dalam pembuatan sel fotovoltaik dan komponen elektronik. Ia terdiri daripada berbilang butir (zarah kristal) yang saling berkait pada sempadan, tetapi susunan atom di dalam setiap butiran adalah tersusun. Silikon polihablur digunakan secara meluas dalam pembuatan sel fotovoltaik suria. Dalam modul fotovoltaik, sel silikon polihabluran disambungkan secara bersiri dan selari untuk membentuk panel solar. Panel solar ini digunakan untuk menukar tenaga solar kepada tenaga elektrik.
Selain itu, ia juga digunakan untuk mengeluarkan bahan get untuk komponen elektronik tertentu seperti transistor dan litar bersepadu.
Ciri-ciri silikon polihabluran:
Struktur polikristalin:Silikon polihabluran terdiri daripada berbilang butir, dengan atom disusun secara teratur dalam setiap butir, tetapi atom disusun secara rawak pada sempadan antara butir. Bijirin ini mempunyai saiz dan orientasi yang berbeza.
Kos yang agak rendah:Proses pengeluaran silikon polihablur adalah agak mudah dan kos efektif, menjadikannya sesuai untuk pengeluaran berskala besar. Ini memberikan sel fotovoltaik silikon polihabluran kelebihan harga di pasaran.
Kecekapan rendah:Disebabkan kehadiran sempadan bijian, kecekapan penukaran fotoelektrik sel fotovoltaik silikon polihablur biasanya lebih rendah daripada sel fotovoltaik silikon monohablur. Kecacatan pada sempadan butiran boleh menyebabkan penggabungan semula pembawa, sekali gus mengurangkan kecekapan bateri.
Proses pengeluaran silikon polihabluran:
Pembersihan bahan mentah:Pengeluaran silikon polihabluran biasanya bermula dengan silikon gred metalurgi (MG Si), yang terlebih dahulu perlu ditulenkan untuk menghilangkan kekotoran daripada silikon dan menghasilkan bahan mentah silikon ketulenan tinggi. Kaedah yang biasa digunakan ialah proses Siemens, yang memperoleh silikon polihabluran ketulenan tinggi melalui pemendapan wap kimia (CVD).
Proses pengurangan:Silikon gred metalurgi bertindak balas dengan hidrogen klorida untuk menghasilkan trichlorosilane (HSiCl₃), yang kemudiannya disucikan melalui penyulingan. Akhir sekali, trichlorosilane dikurangkan pada suhu tinggi untuk menghasilkan silikon polihabluran ketulenan tinggi.
Proses tindak balas:Silikon gred metalurgi bertindak balas dengan hidrogen klorida (HCl) untuk menghasilkan trichlorosilane (HSiCl₃) dan produk sampingan lain. Si+3HCL→HSiCl₃+H₂
jongkong:Silikon polihablur ketulenan tinggi dicairkan dan dibuang ke dalam ketulan besar jongkong silikon polihablur. Selepas penyejukan, jongkong ini terdiri daripada berbilang butir silikon dengan orientasi yang berbeza.
Menghiris:Jongkong silikon polihabluran dipotong menjadi kepingan nipis oleh alat penghiris, yang dipanggil wafer dan digunakan untuk mengeluarkan sel fotovoltaik.
Pengesanan dan penggredan wafer silikon polihabluran
Pemeriksaan optik:Gunakan peralatan pemeriksaan optik untuk memeriksa kualiti permukaan dan struktur kristal wafer silikon polihablur.
Ujian prestasi elektrik:Menguji sifat elektrik wafer silikon polihabluran, seperti hayat pembawa minoriti, kekonduksian, dsb.
Penggredan kualiti:Berdasarkan keputusan ujian, wafer silikon polihabluran digredkan mengikut kualiti dan prestasi untuk memastikan wafer silikon berkualiti tinggi digunakan untuk pembuatan sel fotovoltaik yang cekap.
2 Apakah itu silikon monohablur
Silikon monokristalin ialah bahan silikon ketulenan tinggi yang terdiri daripada satu struktur kristal. Susunan atom silikon kristal tunggal adalah teratur, struktur kristal lengkap, dan ia mempunyai sifat elektrik yang sangat baik dan kekuatan mekanikal. Sel fotovoltaik silikon monokristalin kini merupakan salah satu sel fotovoltaik yang paling cekap di pasaran, dengan kecekapan penukaran fotoelektrik yang tinggi dan sesuai untuk pelbagai sistem penjanaan kuasa fotovoltaik. Boleh digunakan sebagai bahan utama untuk pembuatan peranti semikonduktor seperti litar bersepadu (IC), mikropemproses, ingatan, penderia, dan lain-lain. Selain itu, wafer silikon monohabluran tinggi (wafer) dipotong, didop, terukir, dan dibungkus untuk menghasilkan pelbagai komponen elektronik dan cip. Silikon monokristalin juga digunakan untuk mengeluarkan kanta optik, tingkap inframerah, peranti laser dan banyak lagi.
Proses pengeluaran:
1. Penyediaan bahan mentah:Bahan mentah untuk silikon monohabluran ialah silikon ketulenan tinggi, biasanya menggunakan silikon gred metalurgi yang telah dimurnikan.
2. Kaedah pengeluaran:
Kaedah Czochralski (kaedah CZ):
Langkah:Cairkan silikon ketulenan tinggi dalam mangkuk pijar, masukkan kristal biji silikon kristal tunggal dengan orientasi kristal yang diingini, kemudian putar perlahan-lahan dan tarik kristal benih untuk membolehkan silikon cair menjadi kristal pada kristal benih, secara beransur-ansur membentuk satu batang silikon kristal.
Ciri-ciri:Kaedah CZ boleh menghasilkan rod silikon monohabluran berdiameter besar dan ketulenan tinggi, tetapi ia terdedah kepada pengenalan oksigen dan kekotoran lain.
Zon Terapung (FZ):
Langkah:Gunakan pemanasan aruhan frekuensi tinggi untuk mencairkan kawasan setempat rod silikon tanpa pijar, dan kemudian gerakkan zon lebur pada rod silikon dengan menggerakkan gegelung aruhan, secara beransur-ansur mengubah silikon polihablur menjadi silikon monohablur.
ciri-ciri:Silikon kristal tunggal yang dihasilkan melalui kaedah FZ mempunyai ketulenan yang lebih tinggi dan kandungan kekotoran yang lebih rendah, menjadikannya sesuai untuk mengeluarkan peranti semikonduktor berprestasi tinggi.
3. Memotong dan memproses
Memotong:Menggunakan gergaji dawai berlian untuk memotong batang silikon kristal tunggal menjadi kepingan nipis, dikenali sebagai wafer.
Pengisaran dan penggilap:Mengisar dan menggilap wafer silikon yang dipotong untuk menghilangkan kecacatan permukaan dan meningkatkan kerataan dan kebersihannya.
3 Perbezaan antara silikon monohablur dan silikon polihablur
Perbezaan utama antara silikon monohablur dan silikon polihablur terletak pada struktur, sifat dan aplikasinya. Silikon monokristalin terdiri daripada struktur kristal tunggal, dengan susunan atom tersusun dan kecekapan penukaran fotoelektrik yang tinggi (18% -24%). Ia mempunyai sifat elektrik yang unggul dan sesuai untuk sel fotovoltaik berprestasi tinggi dan peranti semikonduktor, tetapi kos pengeluarannya agak tinggi. Silikon polihabluran terdiri daripada berbilang butiran dengan sempadan butiran, menghasilkan kecekapan penukaran fotoelektrik yang rendah (15% -20%) dan sifat elektrik yang lemah. Ia digunakan terutamanya untuk aplikasi fotovoltaik berskala besar dengan kos pengeluaran yang rendah. Silikon monokristalin mempunyai rupa seragam dan estetika yang baik, manakala silikon polihabluran mempunyai rupa yang tidak sekata.