Quá trình phát triển một tinh thể đơn cho pin mặt trời đơn tinh thể được gọi là phương pháp Czochralski (Cz). Dưới đây là giải thích từng bước của quy trình:
Lựa chọn nguyên liệu thô: Quá trình bắt đầu bằng việc lựa chọn silicon có độ tinh khiết cao làm nguyên liệu thô. Silicon thường được sử dụng trong sản xuất pin mặt trời do tính chất bán dẫn của nó.
Silicon nóng chảy: Silicon được chọn sau đó được nung trong nồi nấu kim loại cho đến khi đạt đến điểm nóng chảy, khoảng 1.414 độ C (2.577 độ F).
Chuẩn bị tinh thể hạt: Một tinh thể silicon nhỏ, thường được gọi là tinh thể hạt, được chuẩn bị cẩn thận. Tinh thể hạt giống này thường được gắn vào một thanh gọi là "nắp tinh thể hạt giống".
Tinh thể hạt nhúng: Tinh thể hạt được nhúng vào silicon nóng chảy và khi nó được rút ra từ từ, một lớp silicon mỏng sẽ đông cứng lại trên tinh thể hạt. Lớp ban đầu này thông qua cấu trúc tinh thể của hạt giống.
Sự phát triển của tinh thể: Tinh thể mầm, lúc này được phủ một lớp silicon mỏng, được quay và kéo lên khỏi silicon nóng chảy. Quá trình này cho phép một tinh thể đơn lớn hơn phát triển trên hạt giống, với các nguyên tử sắp xếp theo cấu trúc đơn tinh thể có trật tự cao.
Làm mát có kiểm soát: Khi tinh thể phát triển, nhiệt độ được kiểm soát cẩn thận để duy trì các điều kiện cần thiết cho cấu trúc tinh thể đơn lẻ. Quá trình làm nguội chậm này rất quan trọng để đạt được độ tinh khiết và tính đồng nhất cao của tinh thể.
Hình thành phôi: Kết quả là một phôi hình trụ bằng silicon đơn tinh thể, với tinh thể mầm ở một đầu và cấu trúc đơn tinh thể mới phát triển kéo dài dọc theo chiều dài của phôi.
Cắt phôi: silicon đơn tinh thể phôi sau đó được cắt thành các tấm mỏng bằng cưa kim cương. Những tấm wafer này sẽ là khối xây dựng cho các pin mặt trời riêng lẻ.
Xử lý bề mặt: Các tấm bán dẫn trải qua nhiều phương pháp xử lý bề mặt khác nhau, bao gồm đánh bóng và làm sạch, để chuẩn bị cho việc chế tạo pin mặt trời.
Chế tạo pin mặt trời: Các tấm silicon đơn tinh thể sau đó được xử lý để tạo ra pin mặt trời. Điều này liên quan đến việc bổ sung các chất pha tạp để tạo ra các đặc tính bán dẫn mong muốn, áp dụng các lớp phủ chống phản chiếu và kết hợp các tiếp điểm điện.
Phương pháp Czochralski cho phép sản xuất các tấm silicon đơn tinh thể lớn, chất lượng cao, khiến nó trở thành một kỹ thuật được sử dụng rộng rãi trong sản xuất pin mặt trời đơn tinh thể.
