Monokrystalický křemík vs. polykrystalický křemík

Monokrystal křemíkua polykrystalický křemík mají každý své vlastní jedinečné výhody a použitelné scénáře. Monokrystalový křemík je vhodný pro vysoce výkonné elektronické produkty a mikroelektroniku díky svým vynikajícím elektrickým a mechanickým vlastnostem. Polykrystalický křemík na druhé straně dominuje v oblasti solárních článků díky své nízké ceně a dobré účinnosti fotoelektrické přeměny.

Monokrystal křemíku

Strukturní vlastnosti monokrystalického křemíku:Monokrystal křemíkumá vysoce uspořádanou krystalovou strukturu a atomy křemíku jsou uspořádány do spojité mřížky podle mřížky diamantu. Tato struktura poskytuje monokrystalu křemíku vynikající výkon přenosu elektronů a účinnost fotoelektrické konverze. V monokrystalovém křemíku vede konzistence atomového uspořádání k absenci hranic zrn v makroskopickém měřítku, což je rozhodující pro výkon polovodičových součástek.

Výrobní procesmonokrystalický křemík: Výroba monokrystalického křemíku se obvykle provádí procesem Czochralski nebo postupem Float Zone. Czochralského proces zahrnuje pomalé protahování roztaveného křemíku zárodečným krystalem za vzniku jediného krystalu. Proces Float Zone je příprava monokrystalu křemíku místním tavením a rekrystalizací. Tyto metody vyžadují vysoce přesné vybavení a řízení procesu, aby byla zajištěna kvalita a výkon monokrystalu křemíku.

Monokrystalický křemíkmá vysokou mobilitu elektronů a vodivost, takže je široce používán v elektronických zařízeních a integrovaných obvodech. Účinnost fotoelektrické přeměny monokrystalického křemíku je také vysoká, což z něj činí důležitý materiál pro solární články.

Monokrystalický křemík se používá hlavně ve špičkových polovodičových zařízeních, integrovaných obvodech, laserech a dalších oborech s vysokými požadavky na výkon. Jeho vynikající elektronické vlastnosti mu umožňují vyhovět potřebám vysokorychlostních a vysoce přesných elektronických zařízení.

Polykrystalický křemík

Strukturní charakteristiky polykrystalického křemíku: Polykrystalický křemík se skládá z mnoha malých krystalů (zrn) a existují určité rozdíly v orientaci krystalů a velikosti těchto zrn. Mřížková struktura polykrystalického křemíku je poměrně chaotická a není tak uspořádaná jako monokrystalický křemík. Navzdory tomu hraje polykrystalický křemík v některých aplikacích stále důležitou roli.

Postup výroby polykrystalického křemíku: Příprava polykrystalického křemíku je poměrně jednoduchá. Křemíkové suroviny jsou obvykle nanášeny na substrát chemickou depozicí z plynné fáze (CVD) nebo metodou Siemens za vzniku tenkého polykrystalického křemíkového filmu nebo sypkého materiálu. Tyto metody mají nižší výrobní náklady a rychlejší výrobní procesy než monokrystalický křemík.

Elektrické vlastnosti polykrystalického křemíku jsou díky jeho polykrystalické struktuře o něco nižší než u monokrystalického křemíku, a to především proto, že na hranicích zrn vznikají rozptylová centra nosičů. Účinnost fotoelektrické přeměny polykrystalického křemíku je obvykle nižší než účinnost monokrystalického křemíku, ale vzhledem ke své cenové výhodě je široce používán v oblasti solárních článků.

Polykrystalický křemík se používá hlavně v solárních panelech, výrobě fotovoltaické energie a dalších oborech. Ačkoli je jeho účinnost relativně nízká, jeho cenová výhoda činí z polysilikonu důležitou součást výroby solární energie ve velkém měřítku.