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Polykristallines Silizium

Polykristallines Silizium

Polykristallines oder Polysilizium-Silizium ist ein Material aus fehlausgerichtetem (polykristallinem) Siliziumglas. Es nimmt eine Zwischenposition zwischen amorphem Silizium, in dem es keine Fernordnung gibt, und monokristallinem Silizium ein.

Diese Art von Material ist sehr wichtig für den Bau von Photovoltaik-Modulen und Solarenergie im Allgemeinen. Die Kombination von Silizium mit der Sonnenstrahlung ermöglicht es, den photovoltaischen Effekt zu nutzen und Strom zu erzeugen.

Dieses Material hat diskrete metallische Eigenschaften, wenn es stark n-dotiert ist. Es ersetzt häufig Aluminium für die Herstellung von Metallteilen in elektronischen Halbleiterbauelementen aufgrund der verbesserten mechanischen Festigkeit des Herstellungsverfahrens für integrierte Schaltkreise. Zum Beispiel besteht die Gate-Elektrode von MOSFET-Transistoren häufig aus Polysilizium. Es wird auch für die Realisierung von Kondensatoren in einer integrierten Umgebung verwendet: mit dem Polysilizium werden Metallplatten hergestellt, während mit Siliziumoxid das Dielektrikum zwischen den Platten eingefügt wird. Die Kapazitäten dieser Kondensatoren sind jedoch sehr niedrig, beispielsweise mit einer Technologie von 0,35 um, Kapazitäten von nur 0,7 f / m².

Für elektronische Anwendungen kann polykristallines Silizium mit weniger hochentwickelten und weniger teuren Techniken als denjenigen, die für die Siliziumabscheidung erforderlich sind, wie beispielsweise chemisches Aufdampfen (CVD), erhalten werden. Polykristallines Silizium kann auch während Siliziumherstellungsprozessen, beispielsweise mit dem Siemens-Verfahren, erhalten werden. Polykristallines Silizium hat ein Verunreinigungsniveau von 1 Teil pro Milliarde oder weniger.

Polykristalline Photovoltaikplatten

Polykristallines Silizium wird auch in bestimmten Anwendungen, wie z. B. Photovoltaik-Paneelen, verwendet. Die polykristallinen Siliziumzellen haben eine Effizienz, die von 12 bis 21% variiert. Sie werden hergestellt, indem verworfene elektronische Bauteile recycelt werden, das heißt die sogenannten "Siliziumreste", die erneut geschmolzen werden, um eine kompakte kristalline Zusammensetzung zu erhalten.

Diese Reste Siliziumschmelze in einem Tiegel eine homogene Verbindung zu erzeugen, die dann abgekühlt wird, so dass eine Kristallisation erzeugt vertikal entwickelt. Dann erhalten Sie ein Brot von ca. 150-200 kg, das dann senkrecht in parallelepipedische Blöcke geschnitten wird. Mit einem weiteren Schnitt, diesmal horizontal, werden Schnitte mit einer Dicke erhalten, die den einzelnen Glaswafern ähnlich ist. Auch in diesem Fall werden die Wafer mit einer Sodaverbindung gereinigt und dann zur Realisierung der PN-Übergänge mit Phosphor dotiert.

Aussehen und Qualität von polykristallinem Silicium

Das meiste polykristalline Silizium der Welt wird in Form von grauen zylindrischen Stäben mit einer groben dendritischen Oberfläche hergestellt. Die Stäbe selbst werden nicht immer verkauft. In der Regel werden die Stäbchen in Fragmente ("Stücke"), die in sauberen Polyethylensäcken (5-10 kg) verpackt sind, gemessen. Die abgesplitterten Stäbe haben eine schalenähnliche Form, ähnlich den Verdrehungen von amorphen Materialien. Das Schneiden (Polierteil) eines Polysiliziumstabs wird üblicherweise untersucht, indem die Qualität des hergestellten Siliziums kontrolliert und der Verlauf des technologischen Prozesses analysiert wird.In der Mitte des Balkens befindet sich ein "Samen" von Affen oder Polysilizium. Zuvor wurden die Keime durch Ziehen der Polysiliziumatmosphäre mit Elektronenqualität (sogenannte Sauerstoffbarren) erhalten. Mit der Entwicklung von Technologien Schneidedraht und Streifen, Stahl Kristalle wurde durch Längsschneiden von Ingots Klettergerüst und Polysilicium in quadratische Stäbe erhalten (5 × 5 × 7 7, 10 × 10 mm, etc.) .

Die Reinheit und damit der elektrische Widerstand des Saatgutes haben entscheidenden Einfluss auf die Reinheit des fertigen polykristallinen Stabes. Dies liegt an der Tatsache, dass das Wasserstoffreduktionsverfahren der Silane bei Temperaturen von 900-1100 ° C für eine lange Zeitdauer durchgeführt wird, was zu einer aktiven Diffusion von Verunreinigungen von dem Impfkristall zu dem Material führt im Samen hinterlegt. Auf der anderen Seite ist die Abnahme des Gehalts an Verunreinigungen und folglich

Aus dem Samen senkrecht zur Erzeugenden sprießen kompakte Kristallite in Form von kurzen Nadeln mit einem Querschnitt von weniger als 1 mm. Mit einer hohen Senkungsgeschwindigkeit beginnen die Polysiliziumkörner oft dendríticamente zu wachsen (als „Popcorn“), während eines Notfalls Prozesses können Dendriten Krusten bilden sogar Schuppung. Die Qualität und Reinheit dieses Polysiliciums ist normalerweise niedriger.

Ein kleiner Teil des polykristallinen Siliciums wird aus Monosilan in einer fluidisierten (siedenden) Schicht in Form von dunkelgrauen Granula mit einem Durchmesser von 0,1 bis 8 mm (MEMS) hergestellt. Die Herstellung in einem Fließbett ist aufgrund der Grßenordnungen einer grßeren Oberflächenabscheidung und infolgedessen eines vollständigeren Verbrauchs des Reaktionsgemisches vorteilhafter; Aufgrund der Möglichkeit der kontinuierlichen Entfernung der Reaktionszone von Partikeln, die eine bestimmte Größengrenze erreicht haben.

Auf der anderen Seite, wobei das Silizium eine bestimmte Menge an amorphem Material und feiner Teilchen des Beschichtungsreaktors enthält (einschließlich beschichtete gefällte Kieselsäure). Aufgrund der entwickelten Oberfläche wird das körnige Silizium leicht verschmutzt und absorbiert eine große Menge an Wasser und Luftgasen. Im Allgemeinen hat das granulierte Silizium einen Reinheitsgrad deutlich niedriger als die Abscheidungs Silizium durch feste Stangen erhalten wird, und häufig für weniger anspruchsvolle Produktion von solar grade Kristalle verwendet wird.

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Geändert am: 26. Oktober 2018