Oksijenin yanı sıra silikon, dünya yüzeyinde en bol bulunan elementtir. Kuvars veya kumda olduğu gibi neredeyse her zaman silikon dioksit olarak oksitlenmiş formda da bulunur. Rafinasyon işleminde SiO2, karbon ile birlikte yaklaşık 1800◦C’ye de ısıtılır.

Bu işlemden elde edilen metalurjik dereceli silikon, demir ve alüminyum endüstrilerinde büyük miktarlarda da kullanılmaktadır. Yalnızca yaklaşık %98 oranında saf olduğundan, yarı iletken bir malzeme olarak uygun değildir ve daha da rafine edilmesi gerekir.

Bu, uçucu bir sıvı olan triklorosilana (SiHCl3) aktarılarak yapılır. Bu sıvı damıtılır ve daha sonra Siemens işlemi olan sıcak bir silikon yüzeyi ile reaksiyona sokularak indirgenir. Bu iki işlem, önemli miktarda enerji girdisi gerektirir ve silikon güneş pillerinin enerji içeriğine en büyük katkıyı sağlar.

Monokristal ve Multikristal Silikon

Başlangıçta, güneş pilleri için yalnızca Czochralski (Cz) yetiştirilen tek kristaller kullanıldı. Bu malzeme hala önemli bir rol oynamaktadır. Bu büyüme tekniğinin ilkesini göstermektedir. Yüksek oranda saflaştırılmış polisilikondan elde edilen fragmanlar halindeki polikristalin malzeme, kendisi bir grafit pota içinde bulunan ve endüksiyonla ısıtma ile inert gazlar altında eritilen bir kuvars potaya yerleştirilir.

Bir tohum kristal daldırılır ve döndürme altında yavaşça geri çekilir. Çekirdek kristalin eriyiğe her daldırılmasında, daha önce dislokasyonsuz olsa bile tohum kristalde dislokasyonlar üretilir.

Dislokasyon içermeyen bir durum elde etmek için, çapı yaklaşık 3 mm olan ince bir kristal boyun, dakikada birkaç milimetrelik bir büyüme hızıyla büyütülmelidir. Dislokasyon içermeyen durum oldukça kararlıdır ve büyük kristallerdeki yüksek soğuma gerilmelerine rağmen büyük kristal çapları büyütülebilir.

Bugün, yarı iletken pazarı için 30 cm ve daha büyük çaplı kristaller rutin olarak yetiştirilmektedir. Güneş pilleri için daha küçük çaplı kristaller büyütülür çünkü olağan güneş pili boyutları 10 cm’ye 10 cm veya bazen 15 cm’ye 15 cm’dir. Yuvarlak kristaller, modül alanının daha iyi kullanılmasını sağlamak için genellikle köşeleri yuvarlatılmış kareler şeklinde de şekillendirilir.

Silikon eriyiği her malzeme ile büyük ölçüde reaksiyona girer. Pota malzemesi olarak sadece silika kullanılabilir, çünkü reaksiyon ürünü silikon monoksit eriyikten kolayca buharlaşır. Bununla birlikte, Czochralski tarafından yetiştirilen kristaller, 1017–1018 cm−3 esas olarak interstisyel oksijen içerir.

Alternatif bir kristal büyütme tekniği, yüzdürme bölgesi tekniğidir. Katı, yüksek düzeyde saflaştırılmış ancak çok kristalli bir silikon çubuk indüksiyonla ısıtma ile eritilir ve bu erimiş bölgeden tek bir kristal çekilir. Bu malzeme istisnai bir saflığa sahiptir, çünkü potaya gerek yoktur, ancak Czochralski (Cz) malzemesinden de daha maliyetlidir.

Özellikle, kuvars pota nedeniyle Cz malzemesi ile önlenemeyen çok düşük bir oksijen kirliliğine sahiptir. Float zone (Fz) malzemesi Ar-Ge çalışmalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Rekor düzeyde verimli güneş pilleri, kayan bölge malzemesiyle üretilmiştir, ancak maliyetin çok önemli olduğu düzenli güneş pili üretimi için de çok pahalıdır.

Silikon malzeme Özellikleri
Yumuşak silikon malzemesi
Silikon çeşitleri
Suya dayanıklı silikon hangisi
Silikon YAPIŞTIRICI
Nalburda Silikon Fiyatları
Şeffaf Silikon YAPIŞTIRICI
Beyaz Silikon Fiyatları

İlginç bir yeni gelişme, trikristallerle ilgilidir. Bunlar, bir pastanın parçaları gibi düzenlenmiş üç tek kristalden oluşan da yuvarlak kristallerdir. Çok daha hızlı büyüyebilirler ve daha yüksek mekanik stabiliteye sahiptirler. 0,1 mm kalınlığında güneş pilleri %40 malzeme tasarrufu ile de üretilebilir.

Diğer tüm cihazlarda olduğu gibi güneş pilleri için de kristal çubuklar testere ile 0,2 mm ila 0,5 mm kalınlığında gofretlere ayrılır. Bu maliyetli bir işlemdir çünkü silikon çok sert bir malzemedir ve sadece elmas kaplı testere bıçaklarıyla kesilebilir. Standart süreç, elmas parçacıklarının testere bıçağındaki bir deliğin etrafına gömüldüğü ID (iç çap) testereydi.

Bu işlemin bir dezavantajı, testere işleminde malzemenin %50’ye kadarının kaybolmasıdır. Özellikle güneş pili gofretleri için yeni bir süreç geliştirildi, çok telli testere de vardır.

Birkaç kilometre uzunluğundaki bir tel, kristal boyunca hareket ettirilir ve bir bobinden diğerine sarılırken aşındırıcı bir süspansiyonla da ıslatılır. Bu sayede daha ince gofretler üretilebilir ve kesme kayıpları yaklaşık %30 oranında azaltılır. Tel testerelerin artık diğer silikon cihazlar için de kullanılması ilginçtir, bu alandaki sinerjinin de bir örneğidir.

1970’li yıllara dayanan bir diğer teknoloji, maliyetli çekme sürecini ortadan kaldıran blok dökümdür. Silikon eritilir ve kare bir grafit potaya da dökülür. Kontrollü soğutma, büyük kristal taneli yapıya sahip çok kristalli bir silisyum blok üretir.

Tane boyutu birkaç milimetreden santimetreye kadardır ve silikon bloklar, daha önce bahsedildiği gibi tel testere ile gofretler halinde kesilir. Polikristal silikon olarak da adlandırılan dökme silikon, yalnızca güneş pilleri için kullanılır ve diğer yarı iletken cihazlar için kullanılmaz. Tek kristal malzemeden daha ucuzdur, ancak biraz daha düşük verimliliğe sahip güneş pilleri verir.

Bir avantaj, yuvarlak olan çekme kristallerin aksine, blokların kolayca kare güneş pilleri halinde üretilebilmesidir. Modül alanının neredeyse tamamen kullanılmasıyla çok kristalli gofretleri modüller halinde birleştirmek de çok daha kolaydır.

Böylece, döküm malzemenin daha düşük verimliliği, modül seviyesinde kaybolma eğilimi gösterir. Pota ile temas nedeniyle, polikristal silikon daha yüksek safsızlık içeriğine sahiptir ve bu nedenle monokristal silikondan daha düşük taşıyıcı ömrü ve daha düşük verimlilik de sağlar.

Nokta kusurları ve tane sınırları aynı yönde hareket eder. Güneş pili işleme sırasında safsızlıkları gidermek için çeşitli teknikler geliştirilmiştir.

Hareketli safsızlıklar, yayıcı difüzyonu sırasında meydana gelen fosfor toplayıcılığı ile yüzeye çekilebilir. Hareketsiz nokta kusurları, hidrojen pasivasyonu ile devre dışı bırakılır. Atomik hidrojen, nispeten düşük sıcaklıklarda bile silikona yayılabilir. İşlenmiş gofretler, bir plazma deşarjında üretilen atomik hidrojene de maruz bırakılır.

The post Silikon Malzeme – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).