Het proces van het kweken van een enkel kristal voor monokristallijne zonnecellen staat bekend als de Czochralski (Cz)-methode. Hier volgt een stapsgewijze uitleg van het proces:
Selectie van grondstoffen: Het proces begint met de selectie van silicium met een hoge zuiverheidsgraad als grondstof. Silicium wordt vaak gebruikt bij de productie van zonnecellen vanwege zijn halfgeleidende eigenschappen.
Smeltend silicium: Het geselecteerde silicium wordt vervolgens in een smeltkroes verwarmd totdat het zijn smeltpunt bereikt, dat rond de 1.414 graden Celsius (2.577 graden Fahrenheit) ligt.
Voorbereiding van zaadkristallen: Een klein enkelvoudig kristal van silicium, vaak een zaadkristal genoemd, wordt zorgvuldig voorbereid. Dit zaadkristal wordt meestal bevestigd aan een staaf die een 'zaadkristalmontage' wordt genoemd.
Dompelend zaadkristal: Het zaadkristal wordt in het gesmolten silicium gedompeld en terwijl het langzaam wordt teruggetrokken, stolt een dunne laag silicium op het zaadkristal. Deze eerste laag neemt de kristalstructuur van het zaad over.
Kristalgroei: Het kiemkristal, nu bedekt met een dunne laag silicium, wordt geroteerd en uit het gesmolten silicium omhoog getrokken. Door dit proces kan een groter enkelvoudig kristal op het zaadje groeien, waarbij de atomen zich in een zeer geordende, monokristallijne structuur uitlijnen.
Gecontroleerde koeling: Naarmate het kristal groeit, wordt de temperatuur zorgvuldig gecontroleerd om de omstandigheden te behouden die nodig zijn voor een enkele kristalstructuur. Dit langzame afkoelproces is cruciaal voor het bereiken van een hoog niveau van kristalzuiverheid en uniformiteit.
Vorming van ingot: Het resultaat is een cilindrische ingot van monokristallijn silicium, met het kiemkristal aan één uiteinde en de nieuw gegroeide monokristallijne structuur die zich uitstrekt over de lengte van de ingot.
Ingots snijden: de monokristallijn silicium De staaf wordt vervolgens met een diamantzaag in dunne wafels gesneden. Deze wafers zullen de bouwstenen vormen voor individuele zonnecellen.
Oppervlaktebehandeling: De wafers ondergaan verschillende oppervlaktebehandelingen, waaronder polijsten en reinigen, om ze voor te bereiden op de fabricage van zonnecellen.
Fabricage van zonnecellen: De monokristallijne siliciumwafels worden vervolgens verwerkt om zonnecellen te creëren. Dit omvat het toevoegen van doteermiddelen om de gewenste halfgeleidereigenschappen te creëren, het aanbrengen van antireflectiecoatings en het inbouwen van elektrische contacten.
De Czochralski-methode maakt de productie van grote monokristallijne siliciumwafels van hoge kwaliteit mogelijk, waardoor het een veelgebruikte techniek is bij de productie van monokristallijne zonnecellen.
