A szilícium a múlt, jelen, jövő, nanonewsnet nanotechnológia
A rövid áttekintés az alapvető építőanyag a modern elektronika - szilícium. A történelem tulajdonságait tanulmányozzák, előállítási módszerek és a legrelevánsabb kilátások a későbbi használatra.
Mi a napelem. A Wikipedia (angol nyelvű változatában) jelezte, hogy ez a készülék átalakítja az energiát a napfényt közvetlenül elektromos energiává, az intézkedés, amelynek alapja a fotoelektromos hatás. Vissza a 19. században A.E.Bekkerel - francia fizikus - publikációja napsugárzás végzett kapcsolatos kutatások a kémia területén, villany, galvanizáló (lásd 1. ábra ..).
Az első napelem megjelent 1883-ban a formában a szelén bevont szubsztrátum arany. Hatékonysága körülbelül 1% -át, és a feltaláló - Charles Fritts - egy amerikai kutató.
A német tudós Genrih Gerts (lásd. Ábra. 3) dolgozó nyitott rezonátor, és megállapította, hogy a valószínűsége bontás szikra jelentősen megnövekszik, amikor világít a cink-levezető.
Vizsgálták szisztematikusan a fényelektromos hatás, a magyar tudós, Alexander Stoletov (lásd. Ábra. 4). , Kivesszük, és az első fotoelektromos törvény, amely megállapítja, hogy az összeget a kibocsátott elektronok eredményeként a fényelektromos hatás arányos a sugárzás intenzitása, inkább, mint a frekvencia. A frekvencia a beeső fény függ az energia a fotoelektron.
Ez a posztulátum Einstein (lásd. Ábra. 5), hozzátéve, hogy az energiát és a fotonok energiája egy foton mindkét ionizációs (szétválasztás), leválása egy elektront az atom, és az üzenet azt kinetikus energia (lásd. Ábra. 6.) .
Ábra. 6. Einstein törvény.
Visszatérve a múltból a mai, az első dolog, ami eszembe jut a említése napelemek szilícium. Ezt hivatott lesz a szilíciumvegyületek napenergia. A széles körben elterjedt a természetben, enyhíteni alkalmas bandgap elnyelésére napenergia spektrumot.
Egyszerűsített formában, a napelem ábrázolható formájában „szendvics”: ez áll a réteg szilícium, átitatott p-n átmenet (lásd 7. ábra).
Mint ismeretes, a kapcsolati félvezetők különböző vezetési típusú (E egy n-típusú és p-típusú a p-típusú) létrehoz egy potenciális akadályt - a tértöltés zónája van, amely eredményeként kialakult diffúziós behatolási a hordozó. Ennek eredményeként, a fény generációs egyensúlyi hordozóanyagokat, elektronok közelében az átmenet, hogy egy átmenet a vezetési sáv a p-anyag, a tértöltés területén rászedett n-régió. Hasonlóképpen, a lyuk maradt az átállás után az elektron a vezetési sávban n-anyagot, csábította p régió. Ennek eredményeként, van egy további negatív töltést a n-régió és a pozitív - a p-régióban. Csökkentett potenciálfal és feszültség jelenik meg a külső áramkörben. Ott többlépcsős napelemek, hogy rögzítse a nagy részét a spektrum használata révén anyagok különböző szalaghézagjaival.
A mai napelemes technológiát alkalmazzák kristályos szilícium. Háromféle gyártási ilyen szilícium.
Egykristály által termesztett Czochralski módszerrel (ábra. 5). A kiindulási anyagot - szemcsés polikristályos szilícium elő Siemens (CVD, kémiai gőzfázisú, kémiai gőzfázisú poliszilícium folyamatot a gázfázisú), amely az alábbiakban ismertetett - merítjük egy tégelybe, és melegítjük olvadékképzéshez.
Ábra. 9. Minta használt primerek az eljárás Czochralski (Wacker / Siltronic; Burghausen, Németország).
Ezután elmerül a olvadék szilícium vetőmag rúd (ábra. 9) és a kezdeti forgása, miközben a tégelyt forgatjuk az ellenkező irányba az olvadék keverési és hőmérséklet-kiegyenlítést. A forgási sebesség és a hőmérséklet határozza meg a méret a kristály átmérője. szilárdulási front felett található a az olvadék felszínén, azaz A kristály növekszik fentről lefelé. Ready köracélt vágjuk a lemezt (10. ábra, 11).
Magyarországon poliszilícium termelés képviseli Nitol SOLAR Irkutsk régió (ábra. 12). Az egész kezdődött az építőiparban több üzlet a város Usolye-szibériai Irkutszk régióban a közép-30-as években a múlt században.
Az első termék megjelent vállalati etil-folyadék, majd - a klór, hidrogén-peroxid, polivinil-klorid, és így tovább. Ma gyártási tevékenység Nitol SOLAR végezzük alapján két hadosztály - „Chemistry” és „polikristályos szilícium”. Hadosztály a cég integrált egyetlen termelési láncban. Osztály „Chemistry” termel hidrogén-kloridot és segédeszközök előállításához használt triklór-szilánt Division „polikristályos szilícium”. Triklór-, viszont a nyersanyag előállítására poliszilícium (GAC).
A kidolgozásának alapját az a polikristályos szilícium szilícium-dioxid (szilícium-dioxid). karbotermikus redukciós eljárás a T = 1800 C Az így kapott nyers szilícium, melyet ezt követően a további kémiai kezeléssel. Karbotermikus csökkentése (. 13. ábra) magában foglalja a több kémiai folyamatok:
- megszerzése szilícium-karbid:
SiO2 + 3C = SiC + 2CO,
- megszerzése szilícium (végső szakaszban):
SiO 2 + 2SiC = 3Si + 2CO.
A teljes reakció az alábbi:
SiO2 + 2C = Si + 2CO.
A kapott szilícium-tovább kell deríteni. Kezelés után száraz hidrogén-klorid, nyomás alatt, a fluid ágyas reaktor hőmérsékleten körülbelül 300 ° C - a kohászati szilícium alakítjuk triklórszilán SiHCl3 (ábra. 14).
Amikor áthalad a reaktor TCS bomlik felületén a forró-vetőmag rudak alkotnak poliszilícium. Ez a Siemens folyamat, amely még nagyobb tisztaság a poliszilícium (lásd. Ábra. 15). A tiszta poliszilícium vágjuk lemezeket ezután alkalmazható termelés napelemek.
A napenergia továbbra is növekszik, köszönhetően részben a szilícium. Szerte a világon, vannak olyan programok, amelyek támogatják a napelemek használata otthoni használatra. Napelemek használt űrállomások. Még a tapasztalt repülőgépek mintákat mellékelt napelemek a szilícium. Silicon adta a nevét a világhírű Szilícium-völgyben. Ez az anyag, amely nélkül lehetetlen elképzelni, hogy a modern világban.
- Németország - Q-Cells, SOLARWATT, SUNWAYS, Solarwerk.
- Japán - Fuji Electric, a Sharp Corporation, a Mitsubishi Electric.
- USA - Kyocera Solar, SunEarth Inc, amerikai SUNCO.
Cikk készített és szerkesztett Filippov Yu.P. pontja alapján az Klyuyev PV
Kérjük, értékeld a cikket: