سیلیکون تک کریستالی در مقابل سیلیکون پلی کریستالی

سیلیکون تک کریستالو سیلیکون پلی کریستالی هر کدام مزایای منحصر به فرد و سناریوهای قابل اجرا خود را دارند. سیلیکون تک کریستال به دلیل خواص الکتریکی و مکانیکی عالی برای محصولات الکترونیکی با کارایی بالا و میکروالکترونیک مناسب است. از سوی دیگر، سیلیکون پلی کریستالی به دلیل هزینه کم و راندمان تبدیل فوتوالکتریک خوب، بر میدان سلول های خورشیدی غالب است.

سیلیکون تک کریستال

ویژگی های ساختاری سیلیکون تک کریستال:سیلیکون تک کریستالساختار کریستالی بسیار منظمی دارد و اتم های سیلیکون در یک شبکه پیوسته مطابق با شبکه الماس قرار گرفته اند. این ساختار سیلیکون تک کریستالی عملکرد عالی انتقال الکترون و راندمان تبدیل فوتوالکتریک را ارائه می دهد. در سیلیکون تک کریستالی، ثبات آرایش اتمی منجر به عدم وجود مرزهای دانه در مقیاس ماکروسکوپی می شود که برای عملکرد دستگاه های نیمه هادی بسیار مهم است.

فرآیند تولید ازسیلیکون تک کریستال: تولید سیلیکون تک کریستال معمولاً توسط فرآیند Czochralski یا فرآیند Float Zone انجام می شود. فرآیند Czochralski شامل کشیدن آهسته سیلیکون مذاب از طریق کریستال دانه برای تشکیل یک کریستال واحد است. فرآیند Float Zone برای تهیه سیلیکون تک کریستالی با ذوب موضعی و تبلور مجدد است. این روش ها به تجهیزات با دقت بالا و کنترل فرآیند برای اطمینان از کیفیت و عملکرد سیلیکون تک کریستال نیاز دارند.

سیلیکون تک کریستالیتحرک و رسانایی الکترون بالایی دارد، بنابراین به طور گسترده ای در دستگاه های الکترونیکی و مدارهای مجتمع استفاده می شود. راندمان تبدیل فوتوالکتریک سیلیکون تک کریستالی نیز بالا است و آن را به یک ماده مهم برای سلول های خورشیدی تبدیل می کند.

سیلیکون مونوکریستالی عمدتاً در دستگاه های نیمه هادی پیشرفته، مدارهای مجتمع، لیزرها و سایر زمینه ها با الزامات عملکرد بالا استفاده می شود. خواص الکترونیکی عالی آن را قادر می سازد تا نیازهای تجهیزات الکترونیکی با سرعت و دقت بالا را برآورده کند.

سیلیکون پلی کریستالی

ویژگی های ساختاری سیلیکون پلی کریستالی: سیلیکون پلی کریستالی از بسیاری از کریستال های کوچک (دانه ها) تشکیل شده است و تفاوت های مشخصی در جهت گیری کریستالی و اندازه این دانه ها وجود دارد. ساختار شبکه سیلیکون پلی کریستالی نسبتا نامرتب است و به اندازه سیلیکون تک کریستالی منظم نیست. با وجود این، سیلیکون پلی کریستالی هنوز نقش مهمی در برخی کاربردها دارد.

فرآیند تولید سیلیکون پلی کریستالی: تهیه سیلیکون پلی کریستالی نسبتا ساده است. مواد خام سیلیکونی معمولاً بر روی یک بستر با رسوب شیمیایی بخار (CVD) یا روش زیمنس برای تشکیل لایه نازک سیلیکونی پلی کریستالی یا مواد توده ای رسوب می کنند. این روش ها نسبت به سیلیکون تک کریستالی هزینه تولید کمتر و فرآیندهای تولید سریع تری دارند.

به دلیل ساختار چند کریستالی آن، خواص الکتریکی سیلیکون پلی کریستالی کمی کمتر از سیلیکون تک کریستالی است، عمدتاً به این دلیل که مراکز پراکندگی حامل ها در مرزهای دانه تشکیل می شوند. راندمان تبدیل فوتوالکتریک سیلیکون پلی کریستالی معمولا کمتر از سیلیکون تک کریستالی است، اما به دلیل مزیت هزینه آن، به طور گسترده در زمینه سلول های خورشیدی استفاده شده است.

سیلیکون پلی کریستال عمدتاً در پانل های خورشیدی، تولید برق فتوولتائیک و سایر زمینه ها استفاده می شود. اگرچه راندمان آن نسبتاً پایین است، اما مزیت هزینه آن باعث می شود پلی سیلیکون بخش مهمی از تولید انرژی خورشیدی در مقیاس بزرگ باشد.