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Was ist polykristallines Silizium?

Polykristallines Silizium ist ein Material aus falsch ausgerichteten (polykristallinen) Siliziumkristallen. Es nimmt eine Zwischenposition zwischen amorphem Silizium, in dem es keine Fernordnung gibt, und monokristallinem Silizium ein.

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Was ist polykristallines Silizium?

Polykristallines Silizium hat einen Verunreinigungsgrad von 1 Teil pro Milliarde oder weniger.

Wofür ist polykristallines Silizium?

Polykristallines Silizium wird hauptsächlich in der Elektronikindustrie und in der Photovoltaik-Solarenergie eingesetzt.

1. Photovoltaik

Diese Art von Material ist sehr wichtig für die Herstellung von Photovoltaikzellen und Solarenergie im Allgemeinen.

Polykristallines Silizium wird auch in bestimmten Anwendungen verwendet, beispielsweise in Photovoltaikmodulen. Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Photovoltaikmodulen, die monokristallines oder polykristallines Silizium sein können. 

Polykristalline Solarmodule verwenden polykristalline Siliziumzellen. Andererseits verwenden monokristalline Solarmodule monokristalline Siliziumzellen. Die Wahl des einen oder anderen Paneltyps hängt von der Leistung ab, die wir erzielen möchten, und vom Budget.

2. Elektronik

Dieses Material hat diskrete metallische Eigenschaften. Aufgrund der verbesserten mechanischen Festigkeit des Herstellungsprozesses für integrierte Schaltkreise ersetzt es häufig Aluminium für die Herstellung von Metallteilen in elektronischen Halbleiterbauelementen.

Es wird auch verwendet, um Kondensatoren in einer integrierten Umgebung herzustellen: Metallplatten bestehen aus Polysilicium, während Siliziumoxid das Dielektrikum zwischen den Platten angeordnet macht.

In der Elektronik kann es mit weniger ausgefeilten und kostengünstigeren Techniken als denjenigen erhalten werden, die für die Siliziumabscheidung erforderlich sind. Polykristallines Silizium kann auch während Siliziumherstellungsprozessen erhalten werden.

Polykristalline Photovoltaik-Module

Polykristalline Zellen haben einen Wirkungsgrad zwischen 12 und 21%.

Diese Solarzellen werden durch Recycling von weggeworfenen elektronischen Bauteilen hergestellt, dh den sogenannten "Siliziumabfällen", die umgeschmolzen werden, um eine kompakte kristalline Zusammensetzung zu erhalten.

Diese Siliziumreste werden in einem Tiegel geschmolzen, um eine homogene Verbindung zu erzeugen, die dann so abgekühlt wird, dass eine Kristallisation entsteht, die sich vertikal entwickelt. 

Dann wird ein Laib von ungefähr 150-200 kg erhalten, das dann vertikal in parallelepiped Barren geschnitten wird. Mit einem anderen Schnitt, diesmal horizontal, werden Schnitte mit einer Dicke erhalten, die Einkristallwafern ähnlich ist. Auch in diesem Fall werden die Wafer mit einer Soda-Verbindung gereinigt und dann zur Realisierung der PN-Übergänge mit Phosphor dotiert.

Wie entsteht polykristallines Silizium?

Der größte Teil des polykristallinen Siliziums der Welt wird in Form von grauen zylindrischen Stäben mit einer rauen dendritischen Oberfläche hergestellt. Im Allgemeinen sind die Stäbe in Fragmente unterteilt, die in sauberen Beuteln aus dickem Polyethylen (5-10 kg) verpackt sind.

Die zersplitterten Stäbe haben die Form einer Schale, ähnlich den Knicken amorpher Materialien. Das Schneiden eines Polysiliciumstabs wird normalerweise untersucht, indem die Qualität des hergestellten Siliziums kontrolliert und der Verlauf des technologischen Prozesses analysiert wird.

In der Mitte des Balkens befindet sich ein Mono- oder Polysilicium- "Samen". Zuvor wurden Samen durch Ziehen aus der Atmosphäre von Polysilicium von elektronischer Qualität erhalten.

Die Reinheit und der spezifische elektrische Widerstand des Samens haben einen entscheidenden Einfluss auf die Reinheit des endgültigen polykristallinen Stabes.

Aus dem Keim senkrecht zur Generatrix sprießen kompakte Kristallite in Form von kurzen Nadeln mit einem Querschnitt von weniger als 1 mm. Bei einer hohen Sedimentationsrate beginnen Polysiliciumkörner häufig dendritisch zu wachsen. Während des Prozesses können die Dendriten sogar schuppige Krusten bilden.

Qualität von polykristallinem Silizium

Die Qualität und Reinheit dieses Polysiliciums ist normalerweise geringer.

Die Herstellung in einem Fließbett ist aufgrund von Größenordnungen einer größeren Oberflächenabscheidung und folglich eines vollständigeren Verbrauchs des Reaktionsgemisches vorteilhafter.

Andererseits enthält das Silizium eine bestimmte Menge an amorphem Material und feinen Partikeln aus der Reaktorauskleidung.

Im Allgemeinen hat körniges Silizium einen signifikant niedrigeren Reinheitsgrad als Silizium, das durch Abscheidung auf festen Stäben erhalten wird. Es wird am häufigsten für die weniger anspruchsvolle Herstellung von Glas in Solarqualität verwendet, dh für den Bau polykristalliner Solarmodule.

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Erscheinungsdatum: 26. Oktober 2018
Geändert am: 17. November 2020