Het substraat van een monokristallijne zonnecel is doorgaans een dunne wafel gemaakt van een zeer zuiver enkel kristal van silicium. Deze siliciumwafel dient als basismateriaal waarop de verschillende lagen en componenten van de zonnecel zijn gebouwd. De keuze voor een monokristallijn substraat is cruciaal voor het bereiken van een hoog rendement bij het omzetten van zonlicht in elektrische energie.
Hier zijn enkele belangrijke punten over het substraat van monokristallijne zonnecellen:
Hoogzuiver silicium: het substraat bestaat uit silicium dat een zuiveringsproces heeft ondergaan om onzuiverheden te verwijderen, waardoor een hoog zuiverheidsniveau wordt gegarandeerd. Dit is essentieel voor de halfgeleidereigenschappen van het materiaal.
Enkelvoudige kristalstructuur: het silicium dat wordt gebruikt monokristallijne zonnecellen is een enkel kristal, wat betekent dat de atomaire structuur zeer geordend en uniform is over het gehele kristalrooster. Dit in tegenstelling tot polykristallijne zonnecellen, die uit meerdere kristallen bestaan.
Czochralski-methode: Het siliciumkristal dat als substraat wordt gebruikt, wordt vaak gekweekt met behulp van de Czochralski-methode, een proces waarbij langzaam een enkel kristal uit een gesmolten siliciumsmelt wordt getrokken. Deze methode resulteert in een grote, cilindrische staaf waaruit dunne wafels worden gesneden voor de productie van zonnecellen.
Uniformiteit: De monokristallijne structuur draagt bij aan de uniformiteit van het materiaal, waardoor consistente elektrische eigenschappen over het gehele substraat mogelijk zijn. Deze uniformiteit is gunstig voor het bereiken van een hoog rendement en prestatie in de zonnecel.
Dikte: Het substraat is doorgaans een dunne wafel en de dikte kan variëren afhankelijk van het specifieke ontwerp- en fabricageproces. Dunnere wafels hebben vaak de voorkeur om de materiaalkosten te verlagen en de flexibiliteit te verbeteren.
Het substraat vormt de basis voor het creëren van de lagen van het N-type en het P-type, de vorming van de PN-overgang en de algehele functionaliteit van de zonnecel. De monokristallijne structuur van het substraat is een sleutelfactor in de uitstekende elektrische eigenschappen van monokristallijne zonnecellen, waardoor ze een van de meest efficiënte typen zonnecellen zijn die er zijn.
