Panneaux photovoltaïques énergie solaire

Silicium polycristallin

Silicium polycristallin

Le silicium polycristallin ou polysilicium est un matériau en verre de silicium mal aligné (polycristallin). Il occupe une position intermédiaire entre le silicium amorphe, dans lequel il n'y a pas d'ordre à longue portée, et le silicium monocristallin.

Ce type de matériau est très important pour la construction de panneaux photovoltaïques et l’énergie solaire en général. La combinaison du silicium et du rayonnement solaire permet de tirer parti de l'effet photovoltaïque et de générer de l'électricité.

Ce matériau a des caractéristiques métalliques discrètes s’il est fortement dopé de type n. Il remplace souvent l'aluminium pour la production de pièces métalliques dans les dispositifs électroniques à semi-conducteurs en raison de l'amélioration de la résistance mécanique du processus de production de circuits intégrés. Par exemple, l'électrode de grille des transistors MOSFET est souvent en polysilicium. Il est également utilisé pour la réalisation de condensateurs dans un environnement intégré: les plaques en polysilicium sont fabriquées, tandis que le diélectrique interposé entre les plaques est en oxyde de silicium. Cependant, les capacités de ces condensateurs sont très faibles, par exemple, avec une technologie de 0,35 µ, des capacités de seulement 0,7 f F / μ m².

Pour les applications électroniques, le silicium polycristallin peut être obtenu avec des techniques moins sophistiquées et moins coûteuses que celles requises pour le dépôt de silicium, telles que le dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Le silicium polycristallin peut également être obtenu lors des processus de fabrication du silicium, par exemple avec le processus Siemens. Le silicium polycristallin a un niveau d'impureté inférieur ou égal à 1 partie par milliard.

Panneaux photovoltaïques polycristallins

Le silicium polycristallin est également utilisé dans des applications particulières, telles que les panneaux photovoltaïques. Les cellules en silicium polycristallin ont une efficacité qui varie de 12 à 21%. Ils sont fabriqués en recyclant des composants électroniques mis au rebut, c'est-à-dire les "restes de silicium", qui sont refondus pour obtenir une composition cristalline compacte.

Ces déchets de silicium fondent dans un creuset pour créer un composé homogène qui est ensuite refroidi de manière à générer une cristallisation qui se développe verticalement. Ensuite, vous obtenez un pain d'environ 150-200 kg qui est ensuite coupé verticalement en lingots parallélépipédiques. Avec une autre coupe, cette fois horizontale, on obtient des coupes d'une épaisseur similaire à celle des plaquettes de verre. Dans ce cas également, les plaquettes sont nettoyées avec une connexion à la soude, puis elles sont dopées au phosphore pour la réalisation des jonctions PN,

Aspect et qualité du silicium polycristallin

La majeure partie du silicium polycristallin dans le monde est produite sous la forme de tiges cylindriques grises à surface dendritique rugueuse. Les tiges elles-mêmes ne sont pas toujours vendues. En général, les tiges sont divisées en fragments ("morceaux"), qui sont emballés dans des sacs en polyéthylène propre (5-10 kg), mesurés. Les tiges ébréchées ont une forme en forme de coquille, semblable aux torsions de matériaux amorphes. La coupe (section polie) d’une tige de polysilicium est généralement étudiée en contrôlant la qualité du silicium produit et en analysant le déroulement du processus technologique.

Au centre du bar, il y a une "graine" de singe ou de polysilicium. Auparavant, les graines étaient obtenues en tirant l’atmosphère de polysilicium de qualité électronique (dite barres à oxygène). Avec le développement des technologies de coupe du fil et du ruban, des cristaux d'acier ont été obtenus par découpe longitudinale de lingots de barres mono et de silicium polycristallin en barres carrées (5 × 5, 7 × 7, 10 × 10 mm, etc.) .

La pureté et, par conséquent, la résistivité électrique de la graine ont une influence déterminante sur la pureté du barreau polycristallin final. Cela est dû au fait que le procédé de réduction de l'hydrogène des silanes est effectué à une température de 900-1100 ° C pendant une longue période, ce qui conduit à la diffusion active d'impuretés du germe cristallin au matériau. déposé dans la graine. D'autre part, la diminution de la teneur en impuretés et, par conséquent,

À partir de la graine perpendiculairement à la génératrice, des cristallites compactes poussent sous la forme d’aiguilles courtes, de section transversale inférieure à 1 mm. Avec une vitesse de sédimentation élevée, les grains de polysilicium commencent souvent à se développer de manière dendritique (comme du "pop-corn"). Lors d'un processus d'urgence, les dendrites peuvent même former des flocons. La qualité et la pureté de ce polysilicium sont généralement inférieures.

Une petite partie du silicium polycristallin est produite à partir de monosilane dans une couche fluidifiée (en ébullition) sous la forme de granules gris foncé d'un diamètre de 0,1 à 8 mm (MEMS). La production en lit fluidisé est plus avantageuse en raison des ordres de grandeur d'un dépôt en surface plus important et, par conséquent, d'une consommation plus complète du mélange réactionnel; En raison de la possibilité d'élimination continue de la zone de réaction des particules ayant atteint une certaine limite de taille.

D'autre part, ledit silicium contient une certaine quantité de matériau amorphe et de fines particules du revêtement du réacteur (y compris celles revêtues de silicium précipité). En raison de la surface développée, le silicium granulaire se salit facilement et absorbe une grande quantité de gaz d’eau et d’air. En général, le silicium granulaire a un degré de pureté sensiblement inférieur à celui obtenu par dépôt à barreau fixe et est utilisé plus souvent pour la production moins exigeante de cristaux de qualité solaire.

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Dernier examen: 26 octobre 2018