單晶硅主要用途以及制備方法

單晶硅通常是指由硅原子排列形成的物質(zhì)。

硅是比較常見和比較廣泛使用的半導(dǎo)體材料。熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí)，硅原子在金剛石晶格中排列成晶核，晶核生長成晶面取向相同的晶粒，形成單晶硅。

單晶硅作為一種相對活躍的非金屬元素晶體，是晶體材料的重要組成部分，處于新材料發(fā)展的前沿。單晶硅的制造工藝如下:石英砂-冶金級硅-提純精煉-多晶硅錠沉積-單晶硅-硅切割。主要用作半導(dǎo)體材料和太陽能光伏發(fā)電及供熱。

主要應(yīng)用

單晶硅主要用于太陽能電池。應(yīng)用較早的是硅太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率高，技術(shù)比較成熟。多用于光照時(shí)間少、光照強(qiáng)度低、人工成本高的區(qū)域，如航空航天。通過采用不同的硅片加工和電池加工技術(shù)，國內(nèi)外各類科研機(jī)構(gòu)和電池生產(chǎn)公司已經(jīng)生產(chǎn)出了高效的單晶硅電池。

制備方法

制備單晶硅，需要實(shí)現(xiàn)從多晶到單晶的轉(zhuǎn)變，即原子從液相的隨機(jī)排列直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚺帕?，非對稱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷ΨQ結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)變不是整體效應(yīng)，而是由固液界面的運(yùn)動逐步完成的。為了實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)變過程，多晶硅要經(jīng)歷從固態(tài)硅到熔融硅，再到固態(tài)晶體硅的轉(zhuǎn)變，這就是從熔融硅生長單晶硅的途徑。目前應(yīng)用比較廣泛的方法有兩種，坩堝直拉法和無坩堝懸浮區(qū)熔法。用這兩種方法得到的單晶硅分別稱為直拉硅和FZ硅。