Proces hodowli monokryształu do monokrystalicznych ogniw słonecznych znany jest jako metoda Czochralskiego (Cz). Oto wyjaśnienie procesu krok po kroku:
Wybór surowca: Proces rozpoczyna się od wyboru krzemu o wysokiej czystości jako surowca. Krzem jest powszechnie stosowany w produkcji ogniw słonecznych ze względu na jego właściwości półprzewodnikowe.
Topienie krzemu: Wybrany krzem jest następnie podgrzewany w tyglu, aż osiągnie temperaturę topnienia, która wynosi około 1414 stopni Celsjusza (2577 stopni Fahrenheita).
Przygotowanie kryształów zaszczepiających: Mały pojedynczy kryształ krzemu, często nazywany kryształem zaszczepiającym, jest starannie przygotowywany. Ten kryształ zarodkowy jest zwykle przymocowany do pręta zwanego „uchwytem kryształu zarodkowego”.
Zanurzanie kryształu zaszczepiającego: Kryształ zaszczepiający zanurza się w stopionym krzemie i podczas jego powolnego wyciągania cienka warstwa krzemu krzepnie na krysztale zaszczepiającym. Ta początkowa warstwa przyjmuje strukturę krystaliczną nasion.
Wzrost kryształów: Kryształ zaszczepiający, teraz pokryty cienką warstwą krzemu, jest obracany i wyciągany w górę ze stopionego krzemu. Proces ten umożliwia wzrost większego monokryształu na zarodku, którego atomy ułożone są w wysoce uporządkowaną, monokrystaliczną strukturę.
Kontrolowane chłodzenie: W miarę wzrostu kryształu temperatura jest dokładnie kontrolowana, aby utrzymać warunki niezbędne dla struktury pojedynczego kryształu. Ten powolny proces chłodzenia ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia wysokiego poziomu czystości i jednorodności kryształów.
Tworzenie wlewka: Rezultatem jest cylindryczny wlewek z monokrystalicznego krzemu, z kryształem zaszczepiającym na jednym końcu i nowo wyhodowaną strukturą monokrystaliczną rozciągającą się wzdłuż wlewka.
Krojenie wlewków: The krzem monokrystaliczny sztabkę następnie kroi się na cienkie wafle za pomocą piły diamentowej. Płytki te będą materiałem budulcowym poszczególnych ogniw słonecznych.
Obróbka powierzchniowa: Płytki poddawane są różnym obróbkom powierzchniowym, w tym polerowaniu i czyszczeniu, w celu przygotowania ich do produkcji ogniw słonecznych.
Produkcja ogniw słonecznych: Monokrystaliczne płytki krzemowe są następnie przetwarzane w celu wytworzenia ogniw słonecznych. Obejmuje to dodawanie domieszek w celu uzyskania pożądanych właściwości półprzewodników, nakładanie powłok antyrefleksyjnych i włączanie styków elektrycznych.
Metoda Czochralskiego pozwala na wytwarzanie dużych, wysokiej jakości monokrystalicznych płytek krzemowych, co czyni ją szeroko stosowaną techniką w produkcji monokrystalicznych ogniw słonecznych.
