Izvor: pv-manufacturing.org
Monokristalni silicijum (mono-Si ili c-Si) je silicij koji se sastoji od kontinuiranog čvrstog monokristala. Silicij uzgajan za fotonaponske (PV) primjene uzgaja se u cilindričnom obliku s tipičnim promjerom od 8 inča (~ 200 mm). Zatim se površina cilindra obreže da bi se dobio pseudo-kvadratni oblik. Ovi ingoti se mogu pripremiti ili kao svojstveni,p-tip dopiran ilinsilicij dopiran u tipuPdoping tipa obično se postiže upotrebom bora dokndoping tipa postiže se upotrebom fosfora. Solarne ćelije proizvedene od mono-Si čine oko 35% (30%)p-tip i 5%n-tip) svih solarnih ćelija na bazi silicijumskih pločica. Tipična debljina proizvodnje solarnih ćelija koje se koriste na bazi mono-Si je u rasponu od 160-190 μm. 2019. godine najveći proizvođač mono-Si silikonskih pločica bio 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 toplotni stres, kratko vrijeme obrade i relativno nisku cijenu. Silicij uzgojen postupkom Cz karakterizira i relativno visoka koncentracija kisika koja može pomoći unutarnjem prodiranju nečistoća. Industrijski standard prečnika kristala je od 75-210 mm sa< 100=""> kristalografska orijentacija. Polisilikonski materijal visoke čistoće (silikon solarnog kvaliteta) s dodatnim dodavačima, najčešće borom (zap-doping) ili fosfor (zandoping) koristi se kao sirovina za postupak. Jednokristalno silikonsko sjeme se postavlja na površinu, rotira i postupno izvlači prema gore. Ovo izvlači rastaljeni silicij iz taline, tako da se može stvrdnuti u kontinuirani monokristal iz sjemena. Temperatura i brzina izvlačenja pažljivo se prilagođavaju kako bi se eliminisalo dislociranje u kristalu, koje može nastati kontaktnim udarom sjeme / talina. Kontrola brzine takođe može uticati na prečnik kristala. Tipične koncentracije kisika i ugljenika su [O] ≈5‑10 × 1017cm-3i [C] ≈5‑10 × 1015cm-3, odnosno. Zbog varijabilnosti topljivosti kiseonika u silicijumu (od 1018cm-3na tački topljenja silicija do nekoliko redova veličine nižoj na sobnoj temperaturi) može doći do taloženja kiseonika. Kiseonik koji se ne istaloži može postati električno aktivni nedostatak, a dalje, donatori topline iz kisika mogu utjecati na otpornost materijala. Alternativno, istaloženi kisik može olakšati unutarnje usisavanje nečistoća. Intersticijski oblik kisika [Oi] u dopiranju borapsilicijum tipa može ozbiljno utjecati na performanse silicija. Pod osvjetljenjem ili trenutnom injekcijom, intersticijski kisik stvara adefekt bora i kisika sa dodatkom pozadine, borom. Poznato je da ovo smanjuje efikasnost završene 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, a time i većim otporom na početku postupka povlačenja Cz i većom koncentracijom dodataka, a time i manjim otporom, prema kraju postupka povlačenja. Zbog relativno malog procesa segregacije fosfora, ovo je uglavnom problemntipa 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 proces. U kontinuiranom procesu Cz, novi materijal se dodaje u talinu tijekom izvlačenja kalupa. To omogućava znatno pliće lončke, smanjujući interakciju sa stijenkama lonca, a također vam omogućuje kontrolu koncentracije dopantne supstance u talini, a koncentracija dopantne supstance u kalupu može biti konstantna. To može dovesti do mnogo ujednačenijih ingota u pogledu otpora koji su i duži jer više niste ograničeni na početnu zapreminu topljenja. 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
