KEE/SOESKEE/SOES

8. přednáška8. přednáška

ModernModerní tí technologie FV echnologie FV článkůčlánků

Ing. Milan Bělík, Ph.D.Ing. Milan Bělík, Ph.D.

Moderní tModerní technologieechnologie FV FV článkůčlánků

Polykrystalický křemíkPolykrystalický křemík

Křemík - tenké vrstvyKřemík - tenké vrstvy

Jiné polovodičeJiné polovodiče

Organické sloučeninyOrganické sloučeniny

1. generace FV1. generace FV

monokrystal Si, polykrystal Simonokrystal Si, polykrystal Si

2. generace FV2. generace FV

tenké vrstvy amorfního nebotenké vrstvy amorfního nebo

mikrokrystalického Simikrokrystalického Si

3. generace FV3. generace FV

překročení Shockley – překročení Shockley – QueisserovyQueisserovy

hranice (přeměna přebytku energiehranice (přeměna přebytku energie

fotonu na teplo)fotonu na teplo)

Monokrystalický křemíkMonokrystalický křemíkSnaha o úsporu materiáluSnaha o úsporu materiálu

Řezání tenčích desek (z 0,3 na 0,1mm)Řezání tenčích desek (z 0,3 na 0,1mm)

Rozvoj alternativních technologiíRozvoj alternativních technologiíTažení destiček skrz štěrbinu (EFG Shott Solar)Tažení destiček skrz štěrbinu (EFG Shott Solar)

Tažení destiček mezi strunami (Evergreen Solar)Tažení destiček mezi strunami (Evergreen Solar)

Žíhané kuličky - spíš polykrystal (Spheral Solar)Žíhané kuličky - spíš polykrystal (Spheral Solar)

Směrové leptání – pásky 0,05x2x100mm (Silver Směrové leptání – pásky 0,05x2x100mm (Silver Cells)Cells)

Nevýhody oproti monokrystaluNevýhody oproti monokrystaluHorší vodivost na rozhraní krystalůHorší vodivost na rozhraní krystalů

Menší účinnostMenší účinnost

Polykrystalický křemíkPolykrystalický křemíkLevnější než monokrystalLevnější než monokrystal

Jednodušší technologieJednodušší technologieOdpadá Czochralskiho procesOdpadá Czochralskiho proces

Výhody podobné monokrystalu:Výhody podobné monokrystalu:Vhodná šířka zakázaného pásmaVhodná šířka zakázaného pásma

DostupnýDostupný

NejedovatýNejedovatý

StályStály

Nevýhody oproti monokrystaluNevýhody oproti monokrystaluHorší vodivost na rozhraní krystalůHorší vodivost na rozhraní krystalů

Menší účinnostMenší účinnost

Levnější než monokrystal????Levnější než monokrystal????Levnější technologieLevnější technologie

FV trh - větší poptávka než nabídkaFV trh - větší poptávka než nabídka

Tenké vrstvyTenké vrstvytenké vrstvy amorfního Sitenké vrstvy amorfního Sitenké vrstvy mikrokrystalického Sitenké vrstvy mikrokrystalického Si

Úspora materiálu (100x méně Si)Úspora materiálu (100x méně Si)Drahé technologie (vakuové depozice)Drahé technologie (vakuové depozice)

Nižší účinnost (pod 10Nižší účinnost (pod 10%%))Podobné náklady na jednotku výkonu Podobné náklady na jednotku výkonu jako 1. generacejako 1. generaceV současnosti cca 5V současnosti cca 5%% produkce produkce

Vakuové nanášení vrstevVakuové nanášení vrstevelektricky kvalitníelektricky kvalitní

Pomalé - snaha o vyšší rychlost (10nm/s)Pomalé - snaha o vyšší rychlost (10nm/s)

vysokotlaký ochuzený režim HPDvysokotlaký ochuzený režim HPD

Nanášení z roztokůNanášení z roztokůRoztok cyklopentasilanuRoztok cyklopentasilanu

Následné žíhání na amorfní nebo polykrystalický SiNásledné žíhání na amorfní nebo polykrystalický Si

KřemíkKřemík2. prvek v kůře (28%)2. prvek v kůře (28%)

Pískovce, jíly, žuly, křemenPískovce, jíly, žuly, křemen

SiOSiO22

Teplota tání: 1410 - 1420 °CTeplota tání: 1410 - 1420 °C

Teplota varu: 2900 - 3200 °CTeplota varu: 2900 - 3200 °C

Hustota: 2,330 g.cm-3Hustota: 2,330 g.cm-3

Tvrdost: 6,5Tvrdost: 6,5

Objev: 1824 (J. Berzeli)Objev: 1824 (J. Berzeli)

Výroba průmyslového Výroba průmyslového křemíkukřemíku

Tavení v obloukové peciTavení v obloukové peci

Redukce uhlíkem na grafitové elektroděRedukce uhlíkem na grafitové elektrodě

Čistota 97 – 99%Čistota 97 – 99%

Výroba čistého křemíkuVýroba čistého křemíkuZonální taveníZonální tavení

Dlouhá tyčDlouhá tyč

Postupné protažení tavicí pecíPostupné protažení tavicí pecí

Postupný přesun nečistot ke konci tyčePostupný přesun nečistot ke konci tyče

Odříznutí nečistotOdříznutí nečistot

Chemické procesyChemické procesy– Siemensův postupSiemensův postup

Výroba trichlorsilanu HSiClVýroba trichlorsilanu HSiCl33

Profoukávání plyné fáze vrstvou čistého křemíku (1100 °C)Profoukávání plyné fáze vrstvou čistého křemíku (1100 °C)

– Dupontův postupDupontův postup

Výroba cloridu křemičitého SiClVýroba cloridu křemičitého SiCl44

Rozklad na čistém Zn (950°C)Rozklad na čistém Zn (950°C)

Výroba monokrystaluVýroba monokrystaluCzochralského procesCzochralského proces

Řízená krystalizaceŘízená krystalizace

Vložení zárodečného čistého krystaluVložení zárodečného čistého krystalu

Rotace a pulzace krystaluRotace a pulzace krystalu

Atmosféra ArAtmosféra Ar

ŘezáníŘezání

Velké ztráty (50%)Velké ztráty (50%)

Plátky 300 mikronů (100 mikronů)Plátky 300 mikronů (100 mikronů)

Diamantové pilyDiamantové pily

Řezání pásků monokrystalu laseremŘezání pásků monokrystalu laserem

Leštění povrchuLeštění povrchu

Odstraní drsnosti po řezáníOdstraní drsnosti po řezání

Kyselé procesyKyselé procesy

Alkalické procesy – leptové čtverce - leskléAlkalické procesy – leptové čtverce - lesklé