ソース: pv-manufacturing.org
単結晶シリコン(単結晶シリコンまたはc-Si)は、連続固体単結晶から構成されるシリコンです。太陽光発電(PV)用途向けに成長したシリコンは、典型的な直径8インチ(〜200mm)の円筒形で成長します。円柱の表面は、擬似正方形の形状を作成するためにトリムされます。これらのインゴットは、組み込みとして調製することができます。P-タイプドープまたはN-タイプドープシリコン。P-タイプドーピングは、通常、ホウ素を使用して達成されるN-タイプドーピングはリンを使用して達成される。モノ-Siから製造された太陽電池は推定35%(30%)を含むP-タイプおよび5%N-type)は、すべてのシリコンウエハーベースの太陽電池の。モノSi使用PV太陽電池の典型的な厚さは160-190 μmの範囲である。2019年、最大のモノシシリコンウエハーメーカーは西安龍理シリコンマテリアルズ株式会社でした。
Cz法は、ヤン・チャラルスキにちなんで名付けられ、モノーシー生産の最も一般的な方法です。この方法は、比較的低い熱応力抵抗、短い処理時間、および比較的低コストです。Czプロセスを介して成長したシリコンはまた、不純物の内部ゲタリングを助ける可能性のある比較的高い酸素濃度によって特徴付けられます。結晶径の業界標準は75-210 mmで、<100>結晶図の向き。追加のドーパントを備えた高純度ポリシリコン(太陽グレードシリコン)材料、最も一般的にはホウ素(用)P-タイプドーピング)またはリン(用N-type ドーピング) は、プロセスのフィードストックとして使用されます。単結晶シリコンシードが表面に配置され、回転し、徐々に上向きに描かれます。溶けたシリコンを溶融物から引き出し、種から連続した単結晶に凝固させることができます。温度と引き上げ速度は、水晶の転位を除去するために慎重に調整され、種子/溶融接触衝撃によって発生します。速度を制御すると、結晶の直径にも影響を与える可能性があります。典型的な酸素濃度と炭素濃度は[O]≈5-10×10です17Cm-3および [C] ≈ 5-10 × 1015Cm-3それぞれ。シリコン中の酸素の溶解性変動による(10から18Cm-3シリコン融点では、室温で数桁低くすると、酸素が沈殿する可能性があります。沈殿していない酸素は電気的に活性欠陥になる可能性があり、さらに、酸素からの熱ドナーは材料の抵抗率に影響を与える可能性があります。あるいは、沈殿した酸素は、不純物の内部ゲタリングを促進することができる。酸素の間質的な形態 [O私] ホウ素ドープP-型シリコンはシリコンの性能に深刻な影響を与える可能性があります。照明または電流注入の下で、間質酸素は背景のドーパント、ホウ素とのホウ素-酸素欠損。これは、完成した太陽電池の効率を最大10%の相対値で削減することが知られています。
標準的なCzプロセスのもう一つの欠点は、ホウ素(0.8)とリン(0.3)の分離係数が一致しないため、ドーパント分布がインゴットに沿って均一でないという事実である。これは、比較的低いドーパント濃度、したがって、より高い抵抗率、Czの引っ張りプロセスの開始時に、より高いドーパント濃度、したがって、低い抵抗率、引っ張りプロセスの終わりに向かって。リンの分離プロセスが比較的低いため、これは主に問題です。N-型モノSiは広い抵抗範囲を生じるN-タイプインゴット。
Czプロセスとその後のインゴットとウエハー切断プロセスを以下のアニメーションで示します。
Cz プロセスのもう 1 つの変形は、連続的な Cz プロセスです。連続的なCzプロセスでは、インゴット引っ張り中に新しい材料が溶融物に加えます。これは、かなり浅いるつぼを可能にし、るつぼ壁との相互作用を減少させ、また、溶け込み中のドーパント濃度を制御することができ、その結果、インゴット内のドーパント濃度は一定にすることができる。これにより、抵抗率の点ではるかに均一なインゴットが生じる可能性があり、開始メルトボリュームに限定されなくなったため、より長くなります。しかし、連続Cz法の欠点は、低い偏析係数を有する不純物が溶融物に蓄積され、引っ張りプロセスの後半で高濃度になることである。
CZ(Czochralski) 単結晶シリコンソーラーウエハー
