W ostatnim artykule przedstawiłem najpopularniejszy materiał
w ogniwach fotowoltaicznych, czyli krzem. Również przybliżyłem metodę Czochralskiego, która umożliwia pozyskanie krzemu monokrystalicznego. W tym artykule przedstawię kolejne dwa rodzaje krzemu: polikrystaliczny
i amorficzny.

Krzem polikrystaliczny

Zacznę od przedstawienia, czym jest krzem polikrystaliczny oraz jak się go pozyskuje. Krzem polikrystaliczny jest zbudowany z płatków krzemu monokrystalicznego umieszczonego w jednym materiale. Podobnie jak krzem monokrystaliczny jest on bardzo wysokiej czystości. Polikrzem to inna nazwa krzemu polikrystalicznego. Można go można wykorzystać do produkcji krzemu monokrystalicznego. Parametry elektryczne są niemal identyczne jak dla krzemu monokrystalicznego a proces produkcji jest tańszy. Na zdjęciu przedstawiono zdjęcie krzemu polikrystalicznego. Widać na nim mieniące się płaty, są to właśnie płatki krzemu monokrystalicznego.

przykład krzemu polikrystalicznego
Źródło: http://odnawialnezrodlaenergii.pl/energia-sloneczna-aktualnosci/item/1023-zapowiada-sie-stabilizacja-na-rynku-krzemu-polikrystalicznego

Proces produkcji krzemu polikrystalicznego jest dość prosty i tańszy od technologii Czochralskiego. W pierwszym kroku wsypuje się do tygla (tygiej jest to pojemnik wykonanyz materiałów odpornych na wysoką Temperaturę) krzem a następie podgrzewa do momentu roztopienia.
Po roztopieniu studzi się cały materiał i w ten sposób uzyskiwany jest blok polikryształu. Proces ten jest prosty i szybki do wykonania w porównaniu
z wytworzeniem monokrystalicznego krzemu.

Krzem amorficzny

Krzem polikrystaliczny i monokrystaliczny to najbardziej popularne materiały w fotowoltaice. Przedstawiony poniżej krzem amorficzny nie jest już tak popularny, jak jego poprzednicy ze względu na uzyskane przez niego gorsze parametry elektryczne. Jednak stosuje się go w elektronice elastycznej i jest również bardzo ciekawym materiałem pod kątem zastosowań elektrycznych. Czym jest materiał amorficzny? Jest to kolejny wariant ułożenia atomów w materiale. W tym przypadku jest on nieuporządkowany, co skutkuje łatwiejszą technologią wytworzenia. Idealnie tą sytuacje przedstawia rysunek poniżej.

Uporządkowanie atomów w krzemie
  Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Vintage_Teal_Photon_Solar_Powered_Electronic_Pocket_Calculator%2C_LCD_With_Yellow_Filter%2C_One_Of_The_First_Solar_Powered_Calculators%2C_Made_In_Japan%2C_Circa_1978_%2815083726059%29.jpg

Wytworzenie krzemu amorficznego posiada najtańszy proces technologiczny ze wszystkich rodzajów krzemu. Polega on na osadzaniu cienkiej warstwy krzemu na podłoże, zazwyczaj pewnego rodzaju foli. Proces osadzania polega na doprowadzeniu do parowania pewnej ilości krzemu. Parowany krzem osadza się na dedykowanej folii tworząc jakąś warstwę. Grubość tej warstwy wynosi mniej więcej 2um. Pewnie zastawiacie się skąd w tym przypadku tańsza technologia? Oszczędność polega na tym, że niewielka ilość podgrzewanego krzemu może pokryć znaczną powierzchnię foli. Najczęściej spotykane zastosowanie tego rodzaju krzemu w fotowoltaice znajduje się w kalkulatorach słonecznych, takich jak na poniższym zdjęciu.

Zastosowanie krzemu amorficznego
Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Vintage_Teal_Photon_Solar_Powered_Electronic_Pocket_Calculator%2C_LCD_With_Yellow_Filter%2C_One_Of_The_First_Solar_Powered_Calculators%2C_Made_In_Japan%2C_Circa_1978_%2815083726059%29.jpg

Podsumowując, omówiłem w obu artykułach wszystkie rodzaje krzemu stosowane w fotowoltaice począwszy od monokrystalicznego po polikrystaliczny kończąc na amorficznym.  W następnym artykule, omówię kolejne materiały z grupy przewodników oraz ich przeznaczenie
w ogniwach słonecznych.