単結晶太陽電池用の単結晶を成長させるプロセスは、チョクラルスキー (Cz) 法として知られています。プロセスを段階的に説明します。
原材料の選択: プロセスは、原材料として高純度のシリコンを選択することから始まります。シリコンはその半導体特性により、太陽電池の製造によく使用されます。
シリコンの溶解: 次に、選択したシリコンをるつぼの中で、摂氏約 1,414 度 (華氏 2,577 度) の融点に達するまで加熱します。
種結晶の準備: 種結晶と呼ばれることが多いシリコンの小さな単結晶が慎重に準備されます。この種結晶は通常、「種結晶マウント」と呼ばれるロッドに取り付けられます。
種結晶の浸漬: 種結晶を溶融シリコンに浸漬し、ゆっくり引き上げると、種結晶上にシリコンの薄層が固化します。この初期層はシードの結晶構造を採用します。
結晶成長: シリコンの薄層で覆われた種結晶が回転され、溶融シリコンから上方に引き上げられます。このプロセスにより、原子が高度に規則正しい単結晶構造に整列した、より大きな単結晶がシード上で成長することが可能になります。
制御された冷却: 結晶が成長する際、単結晶構造に必要な条件を維持するために温度が注意深く制御されます。このゆっくりとした冷却プロセスは、高レベルの結晶純度と均一性を達成するために非常に重要です。
インゴットの形成: 結果として、一端に種結晶があり、新しく成長した単結晶構造がインゴットの長さに沿って伸びている、単結晶シリコンの円筒形インゴットが得られます。
インゴットのスライス: 単結晶シリコン 次に、ダイヤモンドソーを使用してインゴットを薄いウェーハにスライスします。これらのウェーハは、個々の太陽電池の構成要素になります。
表面処理: ウェーハは、太陽電池の製造に備えて、研磨や洗浄などのさまざまな表面処理を受けます。
太陽電池の製造: 単結晶シリコンウェーハは太陽電池を作成するために処理されます。これには、必要な半導体特性を作り出すためのドーパントの追加、反射防止コーティングの適用、および電気接点の組み込みが含まれます。
チョクラルスキー法では、大型で高品質の単結晶シリコン ウェーハの製造が可能となり、単結晶太陽電池の製造に広く使用されている技術となっています。
