Il processo di crescita di un singolo cristallo per celle solari monocristalline è noto come metodo Czochralski (Cz). Ecco una spiegazione passo passo del processo:
Selezione della materia prima: il processo inizia con la selezione di un silicio di elevata purezza come materia prima. Il silicio è comunemente utilizzato nella produzione di celle solari grazie alle sue proprietà semiconduttrici.
Fusione del silicio: il silicio selezionato viene quindi riscaldato in un crogiolo fino a raggiungere il punto di fusione, che è di circa 1.414 gradi Celsius (2.577 gradi Fahrenheit).
Preparazione del cristallo seme: un piccolo cristallo singolo di silicio, spesso indicato come cristallo seme, viene preparato con cura. Questo cristallo seme è tipicamente attaccato a un'asta chiamata "supporto per cristallo seme".
Immersione del cristallo seme: il cristallo seme viene immerso nel silicio fuso e, mentre viene lentamente ritirato, un sottile strato di silicio si solidifica sul cristallo seme. Questo strato iniziale adotta la struttura cristallina del seme.
Crescita del cristallo: il cristallo seme, ora rivestito con un sottile strato di silicio, viene ruotato e tirato verso l'alto dal silicio fuso. Questo processo consente la crescita di un singolo cristallo più grande sul seme, con gli atomi che si allineano in una struttura monocristallina altamente ordinata.
Raffreddamento controllato: man mano che il cristallo cresce, la temperatura viene attentamente controllata per mantenere le condizioni necessarie per una struttura a cristallo singolo. Questo lento processo di raffreddamento è fondamentale per ottenere un elevato livello di purezza e uniformità dei cristalli.
Formazione del lingotto: il risultato è un lingotto cilindrico di silicio monocristallino, con il cristallo seme ad un'estremità e la struttura monocristallina appena cresciuta che si estende lungo la lunghezza del lingotto.
Affettatura di lingotti: Il silicio monocristallino il lingotto viene quindi tagliato in wafer sottili utilizzando una sega diamantata. Questi wafer costituiranno gli elementi costitutivi delle singole celle solari.
Trattamento superficiale: i wafer vengono sottoposti a vari trattamenti superficiali, tra cui lucidatura e pulizia, per prepararli alla fabbricazione di celle solari.
Fabbricazione di celle solari: i wafer di silicio monocristallino vengono quindi lavorati per creare celle solari. Ciò comporta l'aggiunta di droganti per creare le proprietà desiderate del semiconduttore, l'applicazione di rivestimenti antiriflesso e l'incorporazione di contatti elettrici.
Il metodo Czochralski consente la produzione di wafer di silicio monocristallino di grandi dimensioni e di alta qualità, rendendolo una tecnica ampiamente utilizzata nella produzione di celle solari monocristalline.
