1 पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन क्या है?
पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन (पॉली सी या पॉलीसिलिकॉन) एक अर्धचालक सामग्री है जिसका उपयोग आमतौर पर फोटोवोल्टिक कोशिकाओं और इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्माण में किया जाता है। यह कई अनाजों (क्रिस्टल कणों) से बना है जो सीमाओं पर एक दूसरे से जुड़े हुए हैं, लेकिन प्रत्येक अनाज के अंदर परमाणु व्यवस्था क्रमबद्ध है। पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का व्यापक रूप से सौर फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के निर्माण में उपयोग किया जाता है। फोटोवोल्टिक मॉड्यूल में, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन कोशिकाएं सौर पैनल बनाने के लिए श्रृंखला और समानांतर में जुड़ी होती हैं। इन सौर पैनलों का उपयोग सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।
इसके अलावा, इसका उपयोग ट्रांजिस्टर और एकीकृत सर्किट जैसे कुछ इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए गेट सामग्री के निर्माण के लिए भी किया जाता है।
पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के लक्षण:
पॉलीक्रिस्टलाइन संरचना:पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन कई अनाजों से बना होता है, प्रत्येक अनाज के भीतर परमाणु व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित होते हैं, लेकिन परमाणु अनाज के बीच की सीमाओं पर बेतरतीब ढंग से व्यवस्थित होते हैं। इन अनाजों के अलग-अलग आकार और झुकाव होते हैं।
अपेक्षाकृत कम लागत:पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन की उत्पादन प्रक्रिया अपेक्षाकृत सरल और लागत प्रभावी है, जो इसे बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त बनाती है। इससे पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को बाजार में कीमत का लाभ मिलता है।
कम दक्षता:अनाज सीमाओं की उपस्थिति के कारण, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता आमतौर पर मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की तुलना में कम होती है। अनाज की सीमाओं पर दोष वाहक पुनर्संयोजन का कारण बन सकता है, जिससे बैटरी दक्षता कम हो सकती है।
पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन उत्पादन प्रक्रिया:
कच्चे माल की शुद्धि:पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उत्पादन आमतौर पर मेटलर्जिकल ग्रेड सिलिकॉन (एमजी सी) से शुरू होता है, जिसे सिलिकॉन से अशुद्धियों को हटाने और उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन कच्चे माल का उत्पादन करने के लिए पहले शुद्ध करने की आवश्यकता होती है। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधि सीमेंस प्रक्रिया है, जो रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) के माध्यम से उच्च शुद्धता वाले पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन प्राप्त करती है।
कमी प्रक्रिया:धातुकर्म ग्रेड सिलिकॉन हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करके ट्राइक्लोरोसिलेन (HSiCl₃) का उत्पादन करता है, जिसे बाद में आसवन द्वारा शुद्ध किया जाता है। अंत में, उच्च शुद्धता वाले पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उत्पादन करने के लिए ट्राइक्लोरोसिलेन को उच्च तापमान पर कम किया जाता है।
प्रतिक्रिया प्रक्रिया:मेटालर्जिकल ग्रेड सिलिकॉन ट्राइक्लोरोसिलेन (HSiCl₃) और अन्य उप-उत्पादों का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl) के साथ प्रतिक्रिया करता है। Si+3HCL→HSiCl₃+H₂
भूल गया:उच्च शुद्धता वाले पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन को पिघलाया जाता है और पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सिल्लियों के बड़े टुकड़ों में डाला जाता है। ठंडा होने के बाद, ये सिल्लियां अलग-अलग झुकाव वाले कई सिलिकॉन अनाजों से बनी होती हैं।
टुकड़ा करना:पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सिल्लियों को एक स्लाइसर द्वारा पतली स्लाइस में काटा जाता है, जिन्हें वेफर्स कहा जाता है और फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है।
पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वेफर्स का पता लगाना और ग्रेडिंग करना
ऑप्टिकल निरीक्षण:पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वेफर्स की सतह की गुणवत्ता और क्रिस्टल संरचना का निरीक्षण करने के लिए ऑप्टिकल निरीक्षण उपकरण का उपयोग करें।
विद्युत प्रदर्शन परीक्षण:पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वेफर्स के विद्युत गुणों का परीक्षण, जैसे कि अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल, चालकता, आदि।
गुणवत्ता ग्रेडिंग:परीक्षण परिणामों के आधार पर, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वेफर्स को गुणवत्ता और प्रदर्शन के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि कुशल फोटोवोल्टिक सेल निर्माण के लिए उच्च गुणवत्ता वाले सिलिकॉन वेफर्स का उपयोग किया जाता है।
2 मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन क्या है?
मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन एक उच्च शुद्धता वाली सिलिकॉन सामग्री है जो एकल क्रिस्टल संरचना से बनी होती है। एकल क्रिस्टल सिलिकॉन की परमाणु व्यवस्था व्यवस्थित है, क्रिस्टल संरचना पूर्ण है, और इसमें उत्कृष्ट विद्युत गुण और यांत्रिक शक्ति है। मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन फोटोवोल्टिक सेल वर्तमान में बाजार में सबसे कुशल फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में से एक हैं, उच्च फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता के साथ और विभिन्न फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणालियों के लिए उपयुक्त हैं। एकीकृत सर्किट (आईसी), माइक्रोप्रोसेसर, मेमोरी, सेंसर आदि जैसे अर्धचालक उपकरणों के निर्माण के लिए मुख्य सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, उच्च शुद्धता वाले मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वेफर्स (वेफर्स) को उत्पादन के लिए काटा, डोप किया, नक़्क़ाशीदार और पैक किया जाता है। विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक घटक और चिप्स। मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उपयोग ऑप्टिकल लेंस, इन्फ्रारेड विंडो, लेजर डिवाइस और बहुत कुछ बनाने के लिए भी किया जाता है।
उत्पादन प्रक्रिया:
1. कच्चे माल की तैयारी:मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के लिए कच्चा माल उच्च शुद्धता वाला सिलिकॉन है, आमतौर पर शुद्ध धातुकर्म ग्रेड सिलिकॉन का उपयोग किया जाता है।
2. उत्पादन विधि:
Czochralski विधि (CZ विधि):
कदम:एक क्रूसिबल में उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन को पिघलाएं, वांछित क्रिस्टल अभिविन्यास के साथ एक एकल क्रिस्टल सिलिकॉन बीज क्रिस्टल डालें, फिर धीरे-धीरे घुमाएं और बीज क्रिस्टल को खींचें ताकि सिलिकॉन पिघलकर बीज क्रिस्टल पर क्रिस्टलीकृत हो जाए, धीरे-धीरे एक एकल क्रिस्टल सिलिकॉन रॉड बन जाए।
विशेषताएँ:सीजेड विधि बड़े-व्यास और उच्च-शुद्धता वाले मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन छड़ का उत्पादन कर सकती है, लेकिन इसमें ऑक्सीजन और अन्य अशुद्धियाँ शामिल होने का खतरा है।
फ्लोटिंग ज़ोन (FZ):
कदम:क्रूसिबल के बिना सिलिकॉन रॉड के एक स्थानीय क्षेत्र को पिघलाने के लिए उच्च आवृत्ति प्रेरण हीटिंग का उपयोग करें, और फिर इंडक्शन कॉइल को घुमाकर सिलिकॉन रॉड पर पिघलने वाले क्षेत्र को स्थानांतरित करें, धीरे-धीरे पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन को मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन में परिवर्तित करें।
विशेषताएँ:एफजेड विधि द्वारा उत्पादित एकल क्रिस्टल सिलिकॉन में उच्च शुद्धता और कम अशुद्धता सामग्री होती है, जो इसे उच्च-प्रदर्शन अर्धचालक उपकरणों के निर्माण के लिए उपयुक्त बनाती है।
3. काटना और प्रसंस्करण करना
काटना:एकल क्रिस्टल सिलिकॉन रॉड को पतली स्लाइस में काटने के लिए हीरे के तार का उपयोग किया जाता है, जिसे वेफर्स के रूप में जाना जाता है।
पीसना और पॉलिश करना:सतह के दोषों को दूर करने और इसकी सपाटता और सफाई में सुधार करने के लिए कटे हुए सिलिकॉन वेफर को पीसना और पॉलिश करना।
3 मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन और पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के बीच अंतर
मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन और पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के बीच मुख्य अंतर उनकी संरचना, गुणों और अनुप्रयोगों में निहित है। मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन एक एकल क्रिस्टल संरचना से बना है, जिसमें क्रमबद्ध परमाणु व्यवस्था और उच्च फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता (18% -24%) है। इसमें बेहतर विद्युत गुण हैं और यह उच्च प्रदर्शन वाले फोटोवोल्टिक कोशिकाओं और अर्धचालक उपकरणों के लिए उपयुक्त है, लेकिन उत्पादन लागत अपेक्षाकृत अधिक है। पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन अनाज की सीमाओं के साथ कई अनाजों से बना होता है, जिसके परिणामस्वरूप कम फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता (15% -20%) और खराब विद्युत गुण होते हैं। इसका उपयोग मुख्य रूप से कम उत्पादन लागत वाले बड़े पैमाने के फोटोवोल्टिक अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन में एक समान उपस्थिति और अच्छा सौंदर्यशास्त्र होता है, जबकि पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन में असमान उपस्थिति होती है।