Monokristal güneş pilleri için tek bir kristalin büyütülmesi işlemi Czochralski (Cz) yöntemi olarak bilinir. İşte sürecin adım adım açıklaması:
Hammadde Seçimi: Süreç, hammadde olarak yüksek saflıkta silikonun seçilmesiyle başlar. Silikon, yarı iletken özelliklerinden dolayı güneş pili üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Eriyen Silikon: Seçilen silikon daha sonra bir potada yaklaşık 1.414 santigrat derece (2.577 Fahrenheit derece) olan erime noktasına ulaşana kadar ısıtılır.
Tohum Kristalinin Hazırlanması: Genellikle tohum kristali olarak adlandırılan küçük tek bir silikon kristali dikkatlice hazırlanır. Bu tohum kristali tipik olarak "tohum kristal yuvası" adı verilen bir çubuğa bağlanır.
Daldırma Tohum Kristali: Tohum kristali erimiş silikonun içine batırılır ve yavaşça geri çekilirken, tohum kristali üzerinde ince bir silikon tabakası katılaşır. Bu başlangıç katmanı tohumun kristal yapısını benimser.
Kristal Büyümesi: Artık ince bir silikon tabakasıyla kaplanmış olan tohum kristali döndürülür ve erimiş silikondan yukarıya doğru çekilir. Bu işlem, atomların oldukça düzenli, monokristal bir yapıda hizalanmasıyla, tohum üzerinde daha büyük bir tek kristalin büyümesine olanak tanır.
Kontrollü Soğutma: Kristal büyüdükçe, tek kristal yapı için gerekli koşulları korumak amacıyla sıcaklık dikkatle kontrol edilir. Bu yavaş soğutma işlemi, yüksek düzeyde kristal saflığı ve tekdüzelik elde etmek için çok önemlidir.
Külçe Oluşumu: Sonuç, bir ucunda tohum kristali ve külçenin uzunluğu boyunca uzanan yeni büyütülmüş monokristal yapı ile silindirik bir monokristalin silikon külçesidir.
Külçe Dilimleme: monokristalin silikon külçe daha sonra elmas testere kullanılarak ince levhalar halinde dilimlenir. Bu levhalar bireysel güneş pillerinin yapı taşları olacak.
Yüzey İşlemi: Plakalar, güneş pillerinin üretimine hazırlanmak için cilalama ve temizleme dahil olmak üzere çeşitli yüzey işlemlerinden geçer.
Güneş Pili İmalatı: Monokristalin silikon levhalar daha sonra güneş pilleri oluşturmak için işlenir. Bu, istenen yarı iletken özellikleri oluşturmak için katkı maddelerinin eklenmesini, yansıma önleyici kaplamaların uygulanmasını ve elektrik kontaklarının dahil edilmesini içerir.
Czochralski yöntemi, büyük, yüksek kaliteli monokristalin silikon plakaların üretimine olanak tanır ve bu da onu monokristalin güneş pillerinin üretiminde yaygın olarak kullanılan bir teknik haline getirir.
