Sumber: pv-manufacturing.org
Silikon monokristalin (mono-Si atau c-Si) adalah silikon yang terdiri daripada kristal tunggal pepejal berterusan. Silikon yang ditanam untuk aplikasi fotovoltaik (PV) ditanam dalam bentuk silinder dengan diameter tipikal 8 inci (~ 200 mm). Permukaan silinder kemudian dipangkas untuk membuat bentuk pseudo-square. Jongkong ini boleh disediakan sebagai intrinsik,p-jenis doped ataun-taip silikon doped.P-jenis doping biasanya dicapai dengan menggunakan boron semasan-jenis doping dicapai dengan menggunakan fosforus. Sel suria yang dihasilkan dari mono-Si merangkumi sekitar 35% (30%p-jenis dan 5%n-jenis) semua sel solar berasaskan wafer silikon. Ketebalan khas pengeluaran sel solar PV mono-Si yang digunakan adalah dalam julat 1601190μm. Pada tahun 2019, pengeluar wafer silikon mono-Si terbesar adalah Xi'an Longi Silicon Materials Corporation.
Kaedah Cz — dinamakan sempena Jan Czochralski — adalah kaedah pengeluaran mono-Si yang paling biasa. Kaedah ini mempunyai ketahanan tekanan haba yang agak rendah, masa pemprosesan yang singkat, dan kos yang agak rendah. Silikon yang tumbuh melalui proses Cz juga dicirikan oleh kepekatan oksigen yang agak tinggi yang dapat membantu kemasukan kotoran dalaman. Piawaian industri diameter kristal adalah dari 75‑210mm dengan< 100=""> orientasi kristalografi. Bahan polysilicon (solar grade silikon) dengan kemurnian tinggi dengan dopan tambahan, biasanya boron (untukp-jenis doping) atau fosforus (untukn-jenis doping) digunakan sebagai bahan makanan untuk proses tersebut. Benih silikon kristal tunggal diletakkan di permukaan, dipusingkan dan ditarik ke atas secara beransur-ansur. Ini mengeluarkan silikon cair dari cairan sehingga dapat mengeras menjadi kristal tunggal berterusan dari biji. Suhu dan kelajuan penarikan disesuaikan dengan hati-hati untuk menghilangkan dislokasi pada kristal, yang dapat dihasilkan oleh kejutan sentuhan benih / lebur. Mengawal kelajuan juga boleh mempengaruhi diameter kristal. Kepekatan oksigen dan karbon yang tipikal ialah [O] ≈5‑10 × 1017cm-3dan [C] ≈5‑10 × 1015cm-3, masing-masing. Kerana kebolehubahan kebolehubahan oksigen dalam silikon (dari 1018cm-3pada titik lebur silikon hingga beberapa urutan magnitud lebih rendah pada suhu bilik), oksigen dapat mendakan. Oksigen yang tidak diendapkan dapat menjadi cacat aktif elektrik, dan selanjutnya, penderma termal dari oksigen dapat mempengaruhi ketahanan bahan. Sebagai alternatif, oksigen yang diendapkan dapat memudahkan kemasukan kotoran dalaman. Bentuk interstisial oksigen [Oi] dalam doping boronp-jenis silikon boleh mempengaruhi prestasi silikon dengan teruk. Di bawah pencahayaan atau suntikan semasa, oksigen interstisial membentuk akecacatan boron-oksigen dengan latar belakang dopan, boron. Ini diketahui dapat mengurangkan kecekapan sel suria yang telah siap sehingga relatif 10%.
Kelemahan lain dari proses Cz standard adalah hakikat bahawa pengedaran dopan tidak seragam di sepanjang jongkong kerana pekali pemisahan boron (0.8) dan fosfor (0.3) bukan kesatuan. Ini menghasilkan kepekatan dopan yang agak rendah, oleh itu resistiviti yang lebih tinggi, pada permulaan proses penarikan Cz dan kepekatan dopan yang lebih tinggi, maka resistiviti yang lebih rendah, menjelang akhir proses penarik. Oleh kerana proses pengasingan fosfor yang agak rendah, ini terutama menjadi masalah bagin-taip mono-Si menghasilkan julat resistiviti yang luas untukn-jenis ingot.
Proses Cz dan proses pemotongan jongkong dan wafer berikutnya ditunjukkan dalam animasi di bawah.
Varian lain dari proses Cz adalah proses Cz berterusan. Dalam proses Cz berterusan, bahan baru ditambahkan pada lebur semasa penarikan ingot. Ini memungkinkan untuk melonjak secara dangkal, mengurangkan interaksi dengan tembok yang boleh dilembutkan, dan juga membolehkan anda mengawal kepekatan dopan dalam lebur dan akibatnya kepekatan dopan dalam jongkong dapat tetap. Oleh itu, ini boleh menyebabkan jongkong yang lebih seragam dari segi ketahanan yang juga lebih lama kerana anda tidak lagi terhad kepada jumlah lebur permulaan. Kelemahan kaedah Cz berterusan adalah, bagaimanapun, bahawa kekotoran dengan pekali pengasingan yang rendah dapat ditumpukan dalam lebur sehingga menghasilkan kepekatan tinggi di bahagian terakhir dari proses penarikan.
CZ (Czochralski) Monocrystalline Silicon Solar Wafer
