Monokristályos szilícium vs. polikristályos szilícium

Egykristályos szilíciumés a polikristályos szilíciumnak megvannak a maga egyedi előnyei és alkalmazható forgatókönyvei. Az egykristályos szilícium kiváló elektromos és mechanikai tulajdonságai miatt alkalmas nagy teljesítményű elektronikai termékekhez és mikroelektronikához. A polikristályos szilícium viszont alacsony költsége és jó fotoelektromos konverziós hatékonysága miatt uralja a napelemek területét.

Egykristályos szilícium

Az egykristályos szilícium szerkezeti jellemzői:Egykristályos szilíciumerősen rendezett kristályszerkezettel rendelkezik, és a szilícium atomok a gyémántrácsnak megfelelően folytonos rácsban helyezkednek el. Ez a szerkezet kiváló elektronátviteli teljesítményt és fotoelektromos átalakítási hatékonyságot biztosít az egykristályos szilíciumnak. Az egykristályos szilíciumban az atomi elrendezés konzisztenciája a szemcsehatárok hiányához vezet makroszkopikus léptékben, ami kulcsfontosságú a félvezető eszközök teljesítménye szempontjából.

Gyártási folyamataegykristályos szilícium: Az egykristályos szilícium előállítását általában Czochralski eljárással vagy Float Zone eljárással végzik. A Czochralski-eljárás során az olvadt szilíciumot lassan áthúzzák egy magkristályon, hogy egykristályt képezzenek. A Float Zone eljárás egykristályos szilícium előállítása helyi olvasztással és átkristályosítással. Ezek a módszerek nagy pontosságú berendezéseket és folyamatszabályozást igényelnek az egykristályos szilícium minőségének és teljesítményének biztosítása érdekében.

Monokristályos szilíciumnagy az elektronmobilitása és vezetőképessége, ezért széles körben használják elektronikus eszközökben és integrált áramkörökben. A monokristályos szilícium fotoelektromos konverziós hatékonysága is magas, így a napelemek fontos anyaga.

A monokristályos szilíciumot elsősorban csúcskategóriás félvezető eszközökben, integrált áramkörökben, lézerekben és más, nagy teljesítményigényű területeken használják. Kiváló elektronikai tulajdonságai lehetővé teszik, hogy megfeleljen a nagy sebességű és nagy pontosságú elektronikai berendezések igényeinek.

Polikristályos szilícium

A polikristályos szilícium szerkezeti jellemzői: A polikristályos szilícium sok kis kristályból (szemcsékből) áll, és vannak bizonyos különbségek ezeknek a szemcséknek a kristály orientációjában és méretében. A polikristályos szilícium rácsszerkezete viszonylag rendetlen, és nem olyan rendezett, mint az egykristályos szilíciumé. Ennek ellenére a polikristályos szilícium még mindig fontos szerepet játszik bizonyos alkalmazásokban.

Polikristályos szilícium gyártási folyamata: A polikristályos szilícium előállítása viszonylag egyszerű. A szilícium nyersanyagokat általában kémiai gőzleválasztással (CVD) vagy Siemens-módszerrel viszik fel egy szubsztrátumra, így polikristályos szilícium vékonyréteget vagy ömlesztett anyagot képeznek. Ezek a módszerek alacsonyabb gyártási költségekkel és gyorsabb gyártási folyamatokkal rendelkeznek, mint az egykristályos szilícium.

Polikristályos szerkezetéből adódóan a polikristályos szilícium elektromos tulajdonságai valamivel alacsonyabbak, mint az egykristályos szilíciumé, elsősorban azért, mert a szemcsehatárokon hordozók szóródási központjai képződnek. A polikristályos szilícium fotoelektromos konverziós hatékonysága általában alacsonyabb, mint az egykristályos szilíciumé, de költségelőnyéből adódóan széles körben alkalmazzák a napelemek területén.

A polikristályos szilíciumot főként napelemekben, fotovoltaikus energiatermelésben és más területeken használják. Noha hatásfoka viszonylag alacsony, költségelőnye miatt a poliszilícium a nagyléptékű napenergia-termelés fontos részévé teszi.