وضح عملية زراعة بلورة واحدة للخلايا الشمسية الاحادية البلورة؟

تُعرف عملية زراعة بلورة واحدة للخلايا الشمسية أحادية البلورية باسم طريقة Czochralski (Cz). فيما يلي شرح للعملية خطوة بخطوة:

اختيار المادة الخام: تبدأ العملية باختيار السيليكون عالي النقاء كمادة خام. يستخدم السيليكون بشكل شائع في تصنيع الخلايا الشمسية بسبب خصائصه شبه الموصلة.

ذوبان السيليكون: يتم بعد ذلك تسخين السيليكون المختار في بوتقة حتى يصل إلى نقطة انصهاره، وهي حوالي 1414 درجة مئوية (2577 درجة فهرنهايت).

تحضير بلورة البذور: يتم تحضير بلورة صغيرة واحدة من السيليكون، والتي يشار إليها غالبًا باسم بلورة البذور، بعناية. عادةً ما يتم ربط بلورة البذور هذه بقضيب يسمى "جبل بلورة البذور".

غمس بلورة البذور: يتم غمس بلورة البذرة في السيليكون المنصهر، وعندما يتم سحبها ببطء، تتصلب طبقة رقيقة من السيليكون على بلورة البذرة. تعتمد هذه الطبقة الأولية التركيب البلوري للبذور.

نمو البلورات: يتم تدوير بلورة البذور، المغطاة الآن بطبقة رقيقة من السيليكون، وسحبها لأعلى من السيليكون المنصهر. تسمح هذه العملية لبلورة مفردة أكبر بالنمو على البذرة، مع محاذاة الذرات في بنية أحادية البلورة مرتبة للغاية.

التبريد المتحكم فيه: مع نمو البلورة، يتم التحكم في درجة الحرارة بعناية للحفاظ على الظروف اللازمة لبنية بلورية واحدة. تعتبر عملية التبريد البطيئة هذه أمرًا ضروريًا لتحقيق مستوى عالٍ من نقاء الكريستال وتجانسه.

تشكيل السبيكة: والنتيجة هي سبيكة أسطوانية من السيليكون أحادي البلورية، مع بلورة البذرة في أحد طرفيها، ويمتد الهيكل أحادي البلورية المزروع حديثًا على طول السبيكة.

تقطيع السبائك : السيليكون أحادي البلورية يتم بعد ذلك تقطيع السبيكة إلى شرائح رقيقة باستخدام منشار الماس. وستكون هذه الرقائق بمثابة اللبنات الأساسية للخلايا الشمسية الفردية.

المعالجة السطحية: تخضع الرقائق لمعالجات سطحية مختلفة، بما في ذلك التلميع والتنظيف، لإعدادها لتصنيع الخلايا الشمسية.

تصنيع الخلايا الشمسية: تتم بعد ذلك معالجة رقائق السيليكون أحادية البلورية لإنشاء خلايا شمسية. يتضمن ذلك إضافة المنشطات لإنشاء خصائص أشباه الموصلات المطلوبة، وتطبيق الطلاءات المضادة للانعكاس، ودمج الاتصالات الكهربائية.

تسمح طريقة تشوتشرالسكي بإنتاج رقائق السيليكون أحادية البلورية الكبيرة وعالية الجودة، مما يجعلها تقنية مستخدمة على نطاق واسع في تصنيع الخلايا الشمسية أحادية البلورية.