سليكون متعدد البلورات
السليكون متعدد البلورات Polycrystalline silicon، ويسمى أيضاً پوليسيليكون polysilicon، هومادة تتكون من بلورات سليكون صغيرة. ويختلف عن السليكون وحيد البلورة، المستخدم في الإلكترونات والخلايا الشمسية، وعن السيكون الغير بلوري، المستخدم في أجهزة الأغشية الرقيقة والخلايا الشمسية.
السليكون أحادي البلورة لقاء متعدد البلورات
مكونات السليكون متعدد البلورات
السليكون متعدد البلورات هومكون رئيسي لمصنعي الدوائر المتكاملة ووحدة المعالجة المركزية مثل إيه إم دي وإنتل. على مستوى المكون، يستخدم السليكون متعدد البلورات منذ وقت طيل مادة بوابة موصلة في تقنيات معالجة موسفت وCMOS. لأجل هذه التقنيات يتم ترسيبه باستخدام مفاعلات الترسيب الكيميائي للبخار-مخفض الحرارة على درجات حرارة مرتفعة وويستخلص عادة النوع-n أوالنوع-p.
في الآونة الأخيرة، يستخدم السليكون الحقيقي والمستخلص متعدد البلورات في إلكترونيات المساحات الكبيرة كطبقات نشطة و/أومستخلصة في ترانزستورات الغشاء الرقيق. بالرغم من أنه يمكن استخلاصه من الترسيب الكيميائي للبخار، الترسيب الكيميائي المحسن للبخار-الپلازما، أوبلورة الحال الصلبة للسليكون الغير بلوري في أنظمة معالجة معينة، إلا حتى هذه العمليات لا زالت بحاجة لدرجات حرارة مرتفعة نسبياً تصل إلى 300° س. درجات الحرارة هذه قد تجعل ترسيب السليكون متعدد البلورات ممكناً لركائز الزجاج لكن ليس لركائز البلاستيك. ترسيب السليكون متعدد البلورات على ركائز البلاستيك مدفوعاً برغبة القدرة على تصنيع الشاشات الرقمية على شاشات مرنة. لذلك، فالتقنية الجديدة نسبياً المسماة بلورة الليزر تم وضعها لبلورة بادئ مادة السليكون الغير بلوري على ركيزة بلاستيك بدون إذابة أوإتلاف البلاستيك. نبضات الليزر الفوق بنفسجية القصيرة، عالية الكثافة تستخدم لتسخين مادة السيلكون الغير بلوري المرسبة لأعلى من درجة إنصهار السليكون، بدون إذابة الركيزة بالكامل. سيتبلور السليكون المذاب عندما يبرد. بالتحكم الدقيق في درجات الحرارة، تمكن الباحثون من إنماء حبيبات ضخمة للغاية، يزيد حجمها عن مئات الميكرومترات في أقصى الحالات، بالرغم من حتى الحبيبات في حجم منعشرة [نانومتر]] إلى 1 ميكرومتر تعتبر شائعة أيضاً. لخلق أجهزة معتمدة على السليكون متعدد البلورات في مساحات كبيرة، ينبغي حتى تكون حجم حبيبات البلورات أصغر من حجم الجهاز المطلوب لتجانس الأجهزة. طريقة أخرى لإنتاج السليكون متعدد البلورات في درجات حرارة منخفضة وهي metal-induced crystallization حيث يمكن بلورة السليكون الغير متبلور على درجات حرارة منخفضة قد تصل إلى 150س إذا تم تخميره أثناء اتصاله برقاقة معدنية أخرى مثل الألومنيوم، المضى، أوالفضة.
للسليكون متعدد البلورات الكثير من التطبيقات في تصنيع دائرة التكامل الفائق. ومن أهمها استخدامها كمادة بوابة إلكترود لأجهزة موسفت. التوصيل الكهربي لبوابة السيكون متعدد البلورات (مثل سليسيد التنجستن) على البوابة. قد يستخدم السليكون متعدد البلورات أيضاً كمقاوم، موصل، أوموصل اومي للتقاطعات السطحية، مع توصيل كهربي مرغوب للحصول على مادة السليكون متعدد البلورات.
الاختلاف الرئيسي بين السليكون متعدد البلورات والسليكون عديم البلورات هوحرك [[حامل الشحنة|حاملات الشحنة] في السليكون متعدد البلورات والتي يمكن حتى تكون ترتيبات أكبر حجماً وكذلك تظهر المادة استقراراً أكبر داخل المجال المغناطيسي الضغط الناجم عن الضوء. يسمح هذا بخلق دائرة أكثر تعقيداً وأعلى سرعة على ركيزة الزجاج في أجهزة السليكون متعدد البلورات، والتي لا تزال بحاجة إلى مميزاتها من حيث انخفاض التسرب. عند استخدام أجهزة السليكون متعدد البلورا وعديم البلورات في نفس العملية يسمى هذا بالمعالجة الهجين. معالجة الطبقة النشطة للسليكون المتعدد البلورات بالكامل تستخدم أيضاً في بعض الحالات حيث تكون الپكسلات صغيرة الحجم مطلوبة، مثل شاشات العرض.
الخلايا الشمسية والاستخدامات
السيكون متعدد البلورات يعتبر أيضاً مكوناً رئيسياً في إنشاء الألواح الشمسية. نموالصناعة الشمسية الفوتوفولطية محدوداً بتوافر خام السليكون متعدد البلورات. لأول مرة، في 2006، أكثر من نصف إمدادات العالم من السليكون متعدد البلورات تم استخدامه لإنتاج ألواح طاقة شمسية كهربائية متجددة. في 2008 لم يكن هناك سوى اثنى عشر مصنع معروف لإنتاج السليكون متعدد البلورات الصالح لتصنيع ألواح الطاقة الشمسية. السيلكون أحادي البلورات أعلى ثمناً وأكثر كفاءة عن السيلكون متعدد البلورات.
طرق الترسيب
ترسيب السيكون متعدد البلورات، أوعملية ترسيب طبقة السيلكون متعدد البلورات على رقاقة شبه موصلة، تتم بالتحليل الحراري للسيلان (SiH4) عند درجة حرارة 580 إلى 650 °س. تطلق عملية التحليل الكهربي هذه الهيدروجين.
السليكون ذوالجودة المعدنية المطور
السليكون ذوالجودة المعدنية المطور (UMG)، ويعهد أيضاً (UMG Si) هومشروع لإنشاء خلية شمسية تم تصنيعها لتضييق فجوة الكفاءة بين خلية السليكون متعددة البلورات وأحادية البلورات عالية الكفاءة. السيلكون ذوالجودة المعدنية المطور، والذيقد يكون بنقاء أقل ثلاثة درجات عن السليكون متعدد البلورات، جاري بحثه ويعتبر بديلاً عالي الكفاءة للسليكون متعدد البلورات.
مشروع يستخدف 18-22% خلية فعالة (قد يصل السيلكون ذوالجودة المعدنية المطور إلى كفاءة تقل 0.5% عن السليكون متعدد البلورات)، بتكلفة تصنيع تقل عن 1 دولار لكل واط وقت الذروة.
يحاول المشروع أيضاً بناء 1.000 طن من قدرة السليكون ذوالجودة المعدنية المطور بتكلفة 16 مليون دولار في ستة شهور.
تأسست سولار ورلد كشركة محاصة بين شويتن سوالرهولدنگ لتحويل السليكون ذوالجدارة المعدنية dirty إلى سليكون ذوجدارة شمسية عالي النقاء.
استخدامات ممكنة للسليكون متعدد البلورات
الصناع
القدرة
Polysilicon production by country in 2013 (company head-quarter, not location of facility). World total of 227,000 tonnes.██ الصين (36.1%)██ الولايات المتحدة (25.9%)██ كوريا الجنوبية (11.4%)██ ألمانيا (21.6%)██ اليابان (4.9%)
پوليسيليكون
الآن يشهد سوق تصنيع الپوليسيليكون تغيراً كبيرا (2010). مع ازدياد الأسعار المتاحة في 2008/2009 ونقص المواد المتاحة، أعربت الكثير من الشركات عن قدرات إضافية للسنوات القادمة. وسع المنتجون القائمون (المشار إليهم أدناه) قدراتهم، بالإضافة إلى القادمين الجدد - خاصة من آسيا- انتقلوا إلى هذا السوق. وحتى اللاعبون منذ وقت طويل في المجال قابلوا مؤخراً صعوبات لإنشاء محطات جديدة. وليس واضحاً حتى الآن أي الشركات ستكون قادرة على الإنتاج بأقل التكاليف لتحقق أرباحاً بعد تراجع الأسعار المتاحة في الشهور الأخيرة.
أكبر المنتجين في 2010 هم:
- هملوك لأشباه الموصلات (قدرة 2010: 36 kt) من الولايات المتحدة
- توكوياما (قدرة 2010: 30 kt) من اليابان.
- ڤاكر تشمي (قدرة 2010: 25 kt) من ألمانيا،
- GCL-Poly (قدرة 2010: 18kt) من بانكوك،
- OCI (قدرة 2010: 17 kt) من كوريا الجنوبية،
- LDK Solar (قدرة 2010: 11kt) من الصين،
- MEMC Electronic Materials (قدرة 2010: 8) من الولايات المتحدة،
- مؤسسة الطاقة المتجددة ASA (REC) (قدرة2010: 17kt) من النرويج
الثمن
الإلكترونيات المطبوعة
طرحت الميكرو-تك نظام مؤتمم مطبوع متعدد الطبقات للخلايا الشمسية البلورية.
انظر أيضاً
- Cadmium telluride
- خلية شمسية منخفضة التكلفة
- سليكون ذوجودة معدنية
- سليكون بلوري نانوي
- متعدد البلورات
- خلايا فوتوفلطية
- Photovoltaic module
- Wafer (electronics)
الهامش
- ^ . April 29, 2006.
- ^ Photovoltaics: Getting Cheaper
- ^ Calisolar – Home
- ^ Greentech Media|Charting a Path to Low-Cost Solar
- ^ Solar: Doing the Dirty
-
^ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير سليم؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماةBNEF polysilicon-production-2013 - ^ Commerzbank Equity Resarch, Robert Schramm, Lauren Licuanan: Feedback form Solar Silicon Conference. 28. April 2010
- ^ Citigroup Global Markets, Timothy Lam: Asia Solar View – May 2010, 3. May 2010
- ^
- ^ Tokuyama 2010 Annual Report
- ^ Presseportal Wacker Chemie Kapazität Polysilicon
- ^ GCL-Poly at a glance
- ^ OCI Company Ltd.
- ^ LDK Solar
- ^ MEMC – About MEMC
- ^ REC Group
- ^ Micro-tec Introduces Automated Print System For Crystalline Solar Cells, 18 November 2008
وصلات خارجية
- Alan Joch (November 10, 2006). "Sand Trap: Will the silicon shortage stunt the solar industry's growth?". Plenty Magazine.
