1 Mikä on monikiteinen pii?
Monikiteinen pii (Poly Si tai Polysilicon) on puolijohdemateriaali, jota käytetään yleisesti aurinkokennojen ja elektronisten komponenttien valmistuksessa. Se koostuu useista rakeista (kidehiukkasista), jotka ovat yhteydessä toisiinsa rajoilla, mutta atomijärjestely kunkin rakeen sisällä on järjestetty. Monikiteistä piitä käytetään laajasti aurinkokennojen valmistuksessa. Aurinkosähkömoduuleissa monikiteiset piikennot on kytketty sarjaan ja rinnan aurinkopaneeleiksi. Näitä aurinkopaneeleja käytetään muuntamaan aurinkoenergia sähköenergiaksi.
Lisäksi sitä käytetään myös tiettyjen elektronisten komponenttien, kuten transistoreiden ja integroitujen piirien, hilamateriaalien valmistukseen.
Monikiteisen piin ominaisuudet:
Monikiteinen rakenne:Monikiteinen pii koostuu useista rakeista, joissa atomit on järjestetty järjestyksessä jokaiseen rakeeseen, mutta atomit on järjestetty satunnaisesti rakeiden välisille rajoille. Näillä rakeilla on eri kokoja ja suuntauksia.
Suhteellisen alhaiset kustannukset:Monikiteisen piin valmistusprosessi on suhteellisen yksinkertainen ja kustannustehokas, joten se soveltuu laajamittaiseen tuotantoon. Tämä antaa monikiteisen piin aurinkokennojen hintaedun markkinoilla.
Alhainen tehokkuus:Raerajojen läsnäolon vuoksi monikiteisen piin aurinkokennojen valosähköinen muunnostehokkuus on yleensä pienempi kuin monokiteisen piin aurinkokennojen. Raerajojen viat voivat aiheuttaa kantoaallon rekombinaation, mikä heikentää akun tehokkuutta.
Monikiteisen piin valmistusprosessi:
Raaka-aineiden puhdistus:Monikiteisen piin valmistus aloitetaan yleensä metallurgisesta piistä (MG Si), joka on ensin puhdistettava, jotta piistä voidaan poistaa epäpuhtaudet ja tuottaa erittäin puhtaita piiraaka-aineita. Yleisesti käytetty menetelmä on Siemens-prosessi, jolla saadaan erittäin puhdasta monikiteistä piitä kemiallisen höyrypinnoituksen (CVD) avulla.
Vähennysprosessi:Metallurginen pii reagoi kloorivedyn kanssa ja tuottaa trikloorisilaania (HSiCl3), joka sitten puhdistetaan tislaamalla. Lopuksi trikloorisilaani pelkistetään korkeassa lämpötilassa erittäin puhtaan monikiteisen piin tuottamiseksi.
Reaktioprosessi:Metallurginen pii reagoi kloorivedyn (HCl) kanssa ja tuottaa trikloorisilaania (HSiCl3) ja muita sivutuotteita. Si+3HCL→HSiCl3+H2
Harkko:Erittäin puhdas monikiteinen pii sulatetaan ja valetaan suuriksi paloiksi monikiteisiä piitä. Jäähdytyksen jälkeen nämä harkot koostuvat useista piirakeista, joilla on erilaiset suunnat.
Viipalointi:Monikiteiset piiharkot leikataan viipaleella ohuiksi viipaleiksi, joita kutsutaan kiekkoiksi ja joita käytetään aurinkokennojen valmistukseen.
Monikiteisten piikiekkojen havaitseminen ja luokittelu
Optinen tarkastus:Käytä optisia tarkastuslaitteita monikiteisten piikiekkojen pinnan laadun ja kiderakenteen tarkastamiseen.
Sähköisen suorituskyvyn testaus:Monikiteisten piikiekkojen sähköisten ominaisuuksien testaus, kuten vähemmistökantajan käyttöikä, johtavuus jne.
Laatuluokitus:Testitulosten perusteella monikiteiset piikiekot luokitellaan laadun ja suorituskyvyn mukaan, jotta voidaan varmistaa, että korkealaatuisia piikiekkoja käytetään tehokkaassa aurinkokennojen valmistuksessa.
2 Mikä on yksikiteinen pii
Yksikiteinen pii on erittäin puhdasta piimateriaalia, joka koostuu yksikiderakenteesta. Yksikiteisen piin atomijärjestely on järjestyksessä, kiderakenne on täydellinen ja sillä on erinomaiset sähköiset ominaisuudet ja mekaaninen lujuus. Monokiteiset piiaurinkosähkökennot ovat tällä hetkellä yksi markkinoiden tehokkaimmista aurinkokennoista, joilla on korkea valosähköinen muunnostehokkuus ja jotka soveltuvat erilaisiin aurinkosähkön tuotantojärjestelmiin. Voidaan käyttää päämateriaalina puolijohdelaitteiden, kuten integroitujen piirien (IC:iden), mikroprosessorien, muistien, antureiden jne. valmistuksessa. Lisäksi erittäin puhtaita monokiteisiä piikiekkoja (kiekkoja) leikataan, seostetaan, syövytetään ja pakataan tuotantoa varten. erilaisia elektronisia komponentteja ja siruja. Yksikiteistä piitä käytetään myös optisten linssien, infrapunaikkunoiden, laserlaitteiden ja muiden valmistukseen.
Tuotantoprosessi:
1. Raaka-aineen valmistus:Yksikiteisen piin raaka-aine on erittäin puhdasta piitä, jossa käytetään yleensä puhdistettua metallurgista piitä.
2. Tuotantomenetelmä:
Czochralskin menetelmä (CZ-menetelmä):
Vaihe:Sulata erittäin puhdas pii upokkaassa, aseta yksikiteinen piin siemenkide, jolla on haluttu kidesuuntaus, ja kierrä sitten hitaasti ja vedä siemenkitettä, jotta piisula kiteytyy siemenkiteen päälle muodostaen vähitellen yksikiteisen piisauvan.
Ominaisuudet:CZ-menetelmällä voidaan tuottaa halkaisijaltaan suuria ja erittäin puhtaita yksikiteisiä piisauvoja, mutta se on taipuvainen tuomaan happea ja muita epäpuhtauksia.
Kelluva vyöhyke (FZ):
Vaihe:Käytä korkeataajuista induktiokuumennusta piitangon paikallisen alueen sulattamiseen ilman upokasta ja siirrä sitten piisauvan sulatusvyöhykettä liikuttamalla induktiokelaa, jolloin monikiteinen pii asteittain muuttuu yksikiteiseksi piiksi.
Ominaisuudet:FZ-menetelmällä valmistetulla yksikiteisellä piillä on korkeampi puhtaus ja pienempi epäpuhtauspitoisuus, joten se soveltuu korkean suorituskyvyn puolijohdelaitteiden valmistukseen.
3. Leikkaus ja käsittely
Leikkaus:Yksikiteisen piitangon leikkaaminen timanttilankasahalla ohuiksi viipaleiksi, joita kutsutaan kiekkoiksi.
Hionta ja kiillotus:Hiomalla ja kiillottamalla leikattu piikiekko pintavirheiden poistamiseksi ja sen tasaisuuden ja puhtauden parantamiseksi.
3 Ero yksikiteisen piin ja monikiteisen piin välillä
Tärkeimmät erot yksikiteisen piin ja monikiteisen piin välillä ovat niiden rakenteessa, ominaisuuksissa ja sovelluksissa. Yksikiteinen pii koostuu yksikiderakenteesta, jossa on järjestetty atomijärjestely ja korkea valosähköinen muunnostehokkuus (18 % -24 %). Sillä on erinomaiset sähköiset ominaisuudet ja se soveltuu korkean suorituskyvyn aurinkokennoihin ja puolijohdelaitteisiin, mutta tuotantokustannukset ovat suhteellisen korkeat. Monikiteinen pii koostuu useista rakeista, joilla on raeraajat, mikä johtaa alhaiseen valosähköiseen muunnostehokkuuteen (15 % -20 %) ja huonoihin sähköisiin ominaisuuksiin. Sitä käytetään pääasiassa laajamittaisissa aurinkosähkösovelluksissa, joissa tuotantokustannukset ovat alhaiset. Yksikiteisellä piillä on yhtenäinen ulkonäkö ja hyvä estetiikka, kun taas monikiteisellä piillä on epätasainen ulkonäkö.