فرآیند رشد تک کریستال برای سلول های خورشیدی تک کریستالی به روش Czochralski (Cz) معروف است. در اینجا توضیح گام به گام این فرآیند آمده است:
انتخاب ماده خام: این فرآیند با انتخاب یک سیلیکون با خلوص بالا به عنوان ماده اولیه آغاز می شود. سیلیکون به دلیل خواص نیمه رسانایی که دارد معمولاً در تولید سلول های خورشیدی استفاده می شود.
سیلیکون ذوب: سیلیکون انتخاب شده سپس در یک بوته حرارت داده می شود تا به نقطه ذوب خود برسد که حدود 1414 درجه سانتیگراد (2577 درجه فارنهایت) است.
آماده سازی کریستال بذر: یک بلور کوچک سیلیکونی که اغلب به عنوان کریستال دانه شناخته می شود، با دقت آماده می شود. این کریستال دانه به طور معمول به میله ای به نام "قرار کریستال دانه" متصل می شود.
غوطه ور شدن کریستال دانه: کریستال دانه در سیلیکون مذاب فرو می رود و همانطور که به آرامی خارج می شود، یک لایه نازک از سیلیکون روی کریستال دانه جامد می شود. این لایه اولیه ساختار کریستالی دانه را می پذیرد.
رشد کریستال: کریستال بذر که اکنون با یک لایه نازک سیلیکون پوشیده شده است، چرخانده شده و از سیلیکون مذاب به سمت بالا کشیده می شود. این فرآیند به یک بلور بزرگتر اجازه می دهد تا روی دانه رشد کند و اتم ها در یک ساختار بسیار منظم و تک کریستالی در یک راستا قرار گیرند.
خنک سازی کنترل شده: با رشد کریستال، دما به دقت کنترل می شود تا شرایط لازم برای یک ساختار کریستالی حفظ شود. این فرآیند خنک کننده آهسته برای دستیابی به سطح بالایی از خلوص و یکنواختی کریستال بسیار مهم است.
تشکیل شمش: نتیجه یک شمش استوانه ای از سیلیکون تک کریستالی است که کریستال دانه در یک انتها و ساختار تک کریستالی تازه رشد کرده در طول شمش گسترش یافته است.
برش شمش: The سیلیکون تک کریستالی سپس شمش با استفاده از یک اره الماس به ویفرهای نازک بریده می شود. این ویفرها بلوک های سازنده سلول های خورشیدی منفرد خواهند بود.
عملیات سطحی: ویفرها تحت عملیات های مختلف سطحی از جمله پرداخت و تمیز کردن قرار می گیرند تا برای ساخت سلول های خورشیدی آماده شوند.
ساخت سلول های خورشیدی: ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی سپس برای ایجاد سلول های خورشیدی پردازش می شوند. این شامل افزودن مواد ناخالص برای ایجاد خواص نیمه هادی مورد نظر، اعمال پوشش های ضد انعکاس و ترکیب تماس های الکتریکی است.
روش Czochralski امکان تولید ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی با کیفیت بالا را فراهم می کند و آن را به یک تکنیک پرکاربرد در ساخت سلول های خورشیدی تک کریستالی تبدیل می کند.3
