Monokristallijn silicium versus polykristallijn silicium

Eénkristal siliciumen polykristallijn silicium hebben elk hun eigen unieke voordelen en toepasbare scenario's. Eénkristalsilicium is geschikt voor hoogwaardige elektronische producten en micro-elektronica vanwege de uitstekende elektrische en mechanische eigenschappen. Polykristallijn silicium daarentegen domineert het veld van zonnecellen vanwege de lage kosten en de goede foto-elektrische conversie-efficiëntie.

Eénkristal silicium

Structurele kenmerken van monokristallijn silicium:Eénkristal siliciumheeft een zeer geordende kristalstructuur en siliciumatomen zijn gerangschikt in een continu rooster volgens het diamantrooster. Deze structuur geeft monokristallijn silicium uitstekende elektronentransmissieprestaties en foto-elektrische conversie-efficiëntie. In monokristallijn silicium leidt de consistentie van de atomaire rangschikking tot de afwezigheid van korrelgrenzen op macroscopische schaal, wat cruciaal is voor de prestaties van halfgeleiderapparaten.

Productieproces vanenkelkristal silicium: De productie van monokristallijn silicium wordt doorgaans uitgevoerd volgens het Czochralski-proces of het Float Zone-proces. Bij het Czochralski-proces wordt gesmolten silicium langzaam door een entkristal getrokken om een ​​enkel kristal te vormen. Het Float Zone-proces is bedoeld om monokristallijn silicium te bereiden door plaatselijk smelten en herkristalliseren. Deze methoden vereisen uiterst nauwkeurige apparatuur en procescontrole om de kwaliteit en prestaties van monokristallijn silicium te garanderen.

Monokristallijn siliciumheeft een hoge elektronenmobiliteit en geleidbaarheid en wordt daarom veel gebruikt in elektronische apparaten en geïntegreerde schakelingen. De foto-elektrische conversie-efficiëntie van monokristallijn silicium is ook hoog, waardoor het een belangrijk materiaal voor zonnecellen is.

Monokristallijn silicium wordt voornamelijk gebruikt in hoogwaardige halfgeleiderapparaten, geïntegreerde schakelingen, lasers en andere velden met hoge prestatie-eisen. Dankzij de uitstekende elektronische eigenschappen kan het voldoen aan de behoeften van elektronische apparatuur met hoge snelheid en hoge precisie.

Polykristallijn silicium

Structurele kenmerken van polykristallijn silicium: Polykristallijn silicium bestaat uit veel kleine kristallen (korrels) en er zijn bepaalde verschillen in de kristaloriëntatie en grootte van deze korrels. De roosterstructuur van polykristallijn silicium is relatief rommelig en niet zo ordelijk als enkelkristallijn silicium. Desondanks speelt polykristallijn silicium in sommige toepassingen nog steeds een belangrijke rol.

Productieproces van polykristallijn silicium: De bereiding van polykristallijn silicium is relatief eenvoudig. Siliciumgrondstoffen worden gewoonlijk op een substraat afgezet door middel van chemische dampafzetting (CVD) of de Siemens-methode om dunne film- of bulkmateriaal van polykristallijn silicium te vormen. Deze methoden hebben lagere productiekosten en snellere productieprocessen dan enkelkristallijn silicium.

Vanwege de polykristallijne structuur zijn de elektrische eigenschappen van polykristallijn silicium iets lager dan die van enkelkristallijn silicium, voornamelijk omdat verstrooiingscentra van dragers worden gevormd aan de korrelgrenzen. De foto-elektrische conversie-efficiëntie van polykristallijn silicium is gewoonlijk lager dan die van enkelkristallijn silicium, maar vanwege het kostenvoordeel wordt het op grote schaal gebruikt op het gebied van zonnecellen.

Polykristallijn silicium wordt voornamelijk gebruikt in zonnepanelen, fotovoltaïsche energieopwekking en andere gebieden. Hoewel de efficiëntie relatief laag is, maakt het kostenvoordeel polysilicium tot een belangrijk onderdeel van de grootschalige opwekking van zonne-energie.