Източник: pv-manufacturing.org
Монокристалният силиций (моно-Си или с-Си) е силиций, който се състои от непрекъснат плътен единичен кристал. Силицийът, отглеждан за фотоволтаични (PV) приложения, се отглежда в цилиндрична форма с типичен диаметър 8 инча (~200 мм). След това повърхността на цилиндъра се подстригва, за да се направи псевдо-квадратна форма. Тези слитък могат да бъдат приготвени катоP-кълвачи тип илиN- тип драпирани силиций.P-типът на допинга обикновено се постига с използване на бор,N-тип допинг се постига с помощта на фосфор. Слънчевите клетки, произведени от моно-Si, се състоят отP-тип и 5 %N-тип) на всички силициеви вафли базирани на слънчевата система. Типичната дебелина на моно-Si използва PV слънчеви клетки е в диапазона160-190 μm. През 2019 г. най-големият производител на моно-Si силициева вафла е Xi'an Longi Silicon Materials Corporation.
Методът Cz, наречен на името на Ян Чохралски, е най-разпространеният метод за моно-си производство. Този метод има относително ниска устойчивост на топлинен стрес, кратко време за обработка и сравнително ниска цена. Силицийът, нараснал чрез процеса Cz, се характеризира също и с относително висока концентрация на кислород, която може да помогне на вътрешното полиране на примеси. Индустриалният стандарт на диаметъра на кристала е от 75-210 мм с<100>кристално ориентирана. полисиликонов материал с висока чистота (силиций със слънчева степен) с допълнителни допанки, най-често бор (заPдопинг тип) или фосфор (заN(като изходна суровина за процеса. Върху повърхността се поставя едно кристално семе от силиций, завъртяно и постепенно изчертано нагоре. Това извлича разтопения силиций от стопилката, така че да може да се втвърди в един непрекъснат кристал от семето. Температурата и скоростта на издърпване са внимателно регулирани, за да се елиминира изкълчването в кристала, което може да се генерира от контактния шок на семената/ стопилката. Контролирането на скоростта може да повлияе и на диаметъра на кристала. Типичните концентрации на кислород и въглерод са [O] ≈ 5-10 × 1017См-3и [C] ≈ 5-10 × 1015См-3Съответно. Поради разтворимостта вариабилността на кислорода в силиций (от 1018См-3при точката на топене на силиций до няколко величини по-ниска при стайна температура), кислородът може да се утаи. Кислородът, който не се утаява, може да стане електрически активни дефекти, и освен това, топлинните донори от кислород могат да повлияят на съпротивлението на материала. Алтернативно, утаен кислород може да улесни вътрешното разхерметиране на примеси. Интерстициалната форма на кислородаI] в скучно скучноP-тип силиций може силно да повлияе на производителността на силиций. При осветление или текущо впръскване интерстициалниятбор-кислород дефект с фона на долпант, бор. Известно е, че намалява ефективността на завършената слънчева клетка с до 10% относителна.
Друг недостатък на стандартния процес Cz е фактът, че разпределението на допант не е еднакво по слитък, тъй като коефициентът на сегрегация на бора (0,8) и фосфор (0.3) не са единство. Това води до относително ниска концентрация на допант, следователно по-висока съпротивление, в началото на процеса на издърпване на Cz и по-висока концентрация на dopant, следователно по-ниска съпротивление, към края на процеса на издърпване. Поради сравнително ниския процес на отделяне на фосфора, това еN-тип моно-си, което води до широк диапазон наN-тип на слитъци.
Процесът на Cz и последващият процес на рязане на блокове и вафли са показани в анимацията по-долу.
Друг вариант на процеса на Cz е непрекъснатият процес на Cz. В процеса на непрекъснат процес Cz се добавя нов материал към стопилката по време на слитъците. Това позволява значително плиткости тигели, намаляване на взаимодействието с тигел стени, и също така ви позволява да контролирате концентрацията на dopant в стопилката и следователно концентрацията на допант в слитък може да бъде постоянна. Това може да доведе до много по-еднородни блокове по отношение на съпротивлението, които също са по-дълго, тъй като вече не сте ограничени до стартови обем стопилка. Недостатък на метода на непрекъснатия Cz обаче е, че примесите с нисък коефициент на отделяне могат да се застроят в стопилката, което води до високи концентрации в последната част от процеса на издърпване.
CZ(Чохралски) монокристална силициева слънчева вафла
