Monokristallines Silizium vs. polykristallines Silizium

Einkristallines Siliziumund polykristallines Silizium haben jeweils ihre eigenen einzigartigen Vorteile und Anwendungsszenarien. Einkristallines Silizium eignet sich aufgrund seiner hervorragenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften für leistungsstarke elektronische Produkte und Mikroelektronik. Polykristallines Silizium hingegen dominiert aufgrund seiner geringen Kosten und seiner guten photoelektrischen Umwandlungseffizienz das Feld der Solarzellen.

Einkristallines Silizium

Strukturelle Eigenschaften von einkristallinem Silizium:Einkristallines Siliziumhat eine hochgeordnete Kristallstruktur und Siliziumatome sind in einem kontinuierlichen Gitter entsprechend dem Diamantgitter angeordnet. Diese Struktur verleiht einkristallinem Silizium eine hervorragende Elektronenübertragungsleistung und photoelektrische Umwandlungseffizienz. In einkristallinem Silizium führt die Konsistenz der Atomanordnung dazu, dass es auf makroskopischer Ebene keine Korngrenzen gibt, was für die Leistung von Halbleiterbauelementen von entscheidender Bedeutung ist.

Produktionsprozess voneinkristallines Silizium: Die Herstellung von einkristallinem Silizium erfolgt üblicherweise nach dem Czochralski-Verfahren oder dem Float-Zone-Verfahren. Beim Czochralski-Verfahren wird geschmolzenes Silizium langsam durch einen Impfkristall gezogen, um einen Einkristall zu bilden. Beim Float-Zone-Verfahren wird einkristallines Silizium durch lokales Schmelzen und Rekristallisieren hergestellt. Diese Methoden erfordern hochpräzise Geräte und Prozesskontrolle, um die Qualität und Leistung von einkristallinem Silizium sicherzustellen.

Monokristallines Siliziumverfügt über eine hohe Elektronenmobilität und Leitfähigkeit und wird daher häufig in elektronischen Geräten und integrierten Schaltkreisen verwendet. Auch die photoelektrische Umwandlungseffizienz von monokristallinem Silizium ist hoch, was es zu einem wichtigen Material für Solarzellen macht.

Monokristallines Silizium wird hauptsächlich in hochwertigen Halbleiterbauelementen, integrierten Schaltkreisen, Lasern und anderen Bereichen mit hohen Leistungsanforderungen verwendet. Seine hervorragenden elektronischen Eigenschaften ermöglichen es ihm, die Anforderungen von Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisions-Elektronikgeräten zu erfüllen.

Polykristallines Silizium

Strukturmerkmale von polykristallinem Silizium: Polykristallines Silizium besteht aus vielen kleinen Kristallen (Körnern), und es gibt gewisse Unterschiede in der Kristallorientierung und Größe dieser Körner. Die Gitterstruktur von polykristallinem Silizium ist relativ chaotisch und nicht so geordnet wie die von einkristallinem Silizium. Dennoch spielt polykristallines Silizium in einigen Anwendungen immer noch eine wichtige Rolle.

Herstellungsprozess von polykristallinem Silizium: Die Herstellung von polykristallinem Silizium ist relativ einfach. Siliziumrohstoffe werden normalerweise durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder das Siemens-Verfahren auf einem Substrat abgeschieden, um polykristalline Siliziumdünnfilme oder Massenmaterialien zu bilden. Diese Methoden haben geringere Produktionskosten und schnellere Produktionsprozesse als einkristallines Silizium.

Aufgrund seiner polykristallinen Struktur sind die elektrischen Eigenschaften von polykristallinem Silizium geringfügig schlechter als die von einkristallinem Silizium, hauptsächlich weil sich an den Korngrenzen Streuzentren von Ladungsträgern bilden. Der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad von polykristallinem Silizium ist normalerweise geringer als der von einkristallinem Silizium, wird aber aufgrund seines Kostenvorteils häufig im Bereich der Solarzellen eingesetzt.

Polykristallines Silizium wird hauptsächlich in Solarmodulen, der Photovoltaik-Stromerzeugung und anderen Bereichen verwendet. Obwohl sein Wirkungsgrad relativ gering ist, ist Polysilizium aufgrund seines Kostenvorteils ein wichtiger Bestandteil der groß angelegten Solarstromerzeugung.