Què significa la notació N
El polisilici N en 6N i 8N representa el nombre de nou en el valor de puresa. 6N polisilici és del 99,9999 per cent de silici, el que significa que el contingut total d'impureses no supera una part per milió. 8N polisilici és del 99,999999 per cent de silici, amb un total d'impureses limitat a unes deu parts per milió. La diferència de dos nou sembla petita al paper, però representa una reducció cent vegades del nivell d'impureses i té un gran efecte en el cost de producció i en les aplicacions que pot servir el material.
Com es fabriquen el polisilici 6N i 8N
La major part del polisilici es fa mitjançant el procés de Siemens, en què el triclorosilà es descompon en barres de silici calents, o pel procés del reactor de llit fluiditzat, que produeix polisilici granular. Ambdues vies purifiquen el silici a nivells molt alts, i la puresa final està controlada per la qualitat dels gasos de la matèria primera, els materials del reactor i els passos de purificació. Després de la deposició, les varetes es trituran i el material es classifica en trossos segons la mida i la puresa. Les mateixes línies de producció solen fabricar material 6N i 8N, però el grau 8N necessita un control de procés més estricte i una manipulació més acurada per evitar la contaminació.
Aplicacions del polisilici 6N
El polisilici 6N és el material clàssic de grau-solar. S'utilitza per fer créixer lingots monocristal·lins pel mètode Czochralski i per colar lingots multicristal·lins, que després es tallen en hòsties per a cèl·lules fotovoltaiques. Per a les cèl·lules solars estàndard, una puresa de 6N és suficient perquè la cèl·lula tolera nivells modestos d'impureses metàl·liques i la puresa més baixa redueix el cost. A la pràctica, avui dia molts productors solars utilitzen material de qualitat 7N o 8N per a estructures cel·lulars d'alta-eficiència, perquè la puresa addicional millora la vida útil del portador i, per tant, l'eficiència cel·lular.
Aplicacions del polisilici 8N
El polisilici 8N es troba entre el grau solar i el grau electrònic. S'utilitza per a cèl·lules fotovoltaiques d'alta-eficiència, com ara les cèl·lules TOPCon i d'heterounió, on es necessita una contaminació metàl·lica molt baixa per assolir eficiències superiors al 25 per cent, i també és adequat per a algunes aplicacions de sensors i semiconductors de potència. El veritable polisilici de grau electrònic-utilitzat en circuits integrats és encara més pur, normalment de 9N a 11N, perquè un sol àtom metàl·lic en un lloc crític pot destruir un dispositiu. Els compradors haurien d'entendre que 8N no és un substitut de la qualitat electrònica en fabricants de xips avançats.
Impureses, dopatge i resistivitat
Els graus de puresa descriuen els nivells totals d'impureses, però el tipus d'impuresa importa tant com la quantitat. Els elements donants com el fòsfor i l'arsènic i els elements acceptors com el bor controlen la resistivitat del cristall crescut, mentre que les impureses metàl·liques com el ferro, el coure i el níquel redueixen la vida útil del portador i perjudiquen el rendiment del dispositiu. Per tant, les especificacions de polisilici enumeren els límits d'impureses individuals per als metalls i els dopants, mesurats en parts per mil milions. Quan el polisilici es fon per al creixement del cristall, el dopant s'afegeix deliberadament de manera controlada, de manera que el polisilici base hauria de ser molt baix tant en impureses donants com acceptores.
Com seleccionar entre 6N i 8N
La selecció s'ha de fer per l'aplicació, no pel nom de la qualificació. Per a les hòsties solars estàndard, el material 6N ofereix el cost més baix per watt i és totalment adequat. Per a línies cel·lulars d'alta-eficiència i per a aplicacions que necessiten una llarga vida útil del portador, el material 8N val la pena. Per a la fabricació de semiconductors, el comprador necessita material de grau electrònic-, generalment 9N o superior, i ha de verificar l'especificació del proveïdor amb estàndards com ara GB/T 25074 per a polisilici de grau-solar i GB/T 12963 per a polisilici de grau electrònic-. Els compradors sempre haurien de sol·licitar un certificat d'anàlisi que mostri els nivells d'impureses tant del metall com del dopant en parts per mil milions.
Preguntes freqüents
P: Què significa 6N en polisilici?
6N significa 99,9999 per cent de silici, o sis nou de puresa, que limita les impureses totals a aproximadament una part per milió.
P: Què significa 8N en polisilici?
8N significa 99,999999 per cent de silici, o vuit nou de puresa, que limita les impureses totals a unes deu parts per mil milions.
P: El polisilici 8N és millor que el 6N?
8N és més pur i ofereix una millor vida útil del portador, cosa que ajuda a les cèl·lules solars d'alta-eficiència, però costa més i no és necessari per a la producció de cèl·lules estàndard.
P: Quina diferència hi ha entre el grau solar i el grau electrònic?
El grau solar és típicament de 6N a 9N i s'utilitza per a cèl·lules fotovoltaiques. El grau electrònic és normalment de 9N a 11N i es requereix per a la fabricació de circuits integrats.
P: Per què importa el dopatge al polisilici?
El dopatge deliberat amb bor o fòsfor estableix la resistivitat del cristall crescut, de manera que el polisilici base ha de ser molt baix en impureses dopants no controlades.
P: Com comprovo la puresa d'un lot de polisilici?
Sol·liciteu un certificat d'anàlisi que enumere les impureses metàl·liques i les impureses dopants en parts per mil milions, mesurades per espectrometria de masses de descàrrega brillant o un mètode equivalent.
