analiza structurala a siliciului si a dioxidului de siliciu. rolul acestuia in componentele...

7/26/2019 Analiza Structurala a Siliciului Si a Dioxidului de Siliciu. Rolul Acestuia in Componentele Electronice

1/23

Analiza structurala a siliciului si adioxidului de siliciu. Rolul acestuia

in componentele electronice

STARE NATURALA

Siliciul este un element tot atat de raspandit atat pentru regnul mineralcat si C pt. fiintele vii.Dupa O Siliciul este cel mai raspandit element dinscoarta terestra.Siliciul se gaseste in natura numai combinat cu

oxigenul ,in bioxidul de siliciu si in silicati.OBTINERE

Bioxidul de siliciu ,SiO ,se reduce relativ usor ,prin incalzire ,latemperatura ridicata ,cu diferiti agenti reducatori.Pe aceasta cale seobtine insa un siliciu impur,din cauza marei tendinte a acestui elementde a se combina cu agentul reducator sau cu impuritati intamplatoareaflate in materialele utilizate.

a )Bioxidul de siliciu se poate reduce cu pulberea de magneziumetalic.Reactia este puternic exoterma

SiO !"#g Si! "#gODupa racire se dizolva oxidul de magneziu in $Cl.Ramane insolubila oforma de siliciu amorf , brun, impurificat cu siliciura de magneziu ,#gSi.Daca se lucreaza cu un exces de magneziu de #agneziu se obtineacest compus.

b)Bioxidul de Siliciu poate fi redus in mod similar cu o pulbere dealuminium.Siliciul format se dizolva in excesul de aluminiu topit ,din carecristalizeaza la racire.%a dizolvarea excesului de aluminiu in $Cl ,seobtin cristale de Si deculoare inc&isa ,impurificat ca aluminiu.c)Procesul industrial pentru obtinerea siliciului brut ,prin reducereabioxidului de siliciu cu carbune ,foloseste un cuptor electri cu electrozide grafit asemanator celui utilizat la fabricarea carburii de calciu.Se


2/23

obtine astfel siliciul impurificat cu carbura de calciu ,sub forma de bucarimari ,compacte ,cu structura cristalina vizibila.'ntr(o varianta a acestui procedeu se adauga fier obtinandu(se un alia,ferosiliciul ,cu *+( +- Si.erosiliciul foloseste la obtinerea de fontesilicioase cu /"(/0 - Si ,din care se toarna aparate rezistente la acizi,folosite in industria c&imica.

") Siliciul pur .Se transforma siliciul brut sau feosiliciul ,in modul aratatmai departe ,in tetraclorura de siliciu ,SiCl ,sau in triclor silan ,$SiCl.1ceste substante fiind lic&ide cu puncte de fierbere scazute,se purificaprin distilarea fractionala ,apoi se reduc cu &idrogenul la trecerea printuburi incalzite sau pest2e un filament metalic incandescent 3++ CSiCl !"$ Si! *$Cl

Siliciul super (pur asa cum este cerut in indusctria semiconducorilorseobtine sin siliciul pur prin metoda topirii zonale.Prin acest procedeuimpuritatile se aduna intr(o extremitate a vergelei de siliciu supusatratamentului , margine care se indeparteaza.

Propietati fizice si cimice !/)Siliciul cristalizeaza in sistemul cubic .Cristalele de siliciu suntlucioase ,cenusii ca fierul ,mai dure decat acest metal 4duritate 0 pescara #o&s ) dar casante.Siliciul este semiconductor 5 conductibilitate

electrica foarte mica la siliciul pur ,creste cu temperatura si cu continutulin impuritati.

")Reteaua cristalului de siliciu este de acelasi tip cu adiamantului.iecare atom de siliciu este inconurat tetraedic de alti *atomi la distanta intratimica Si(Si de ".6* 1

6)Siliciul nu fiormeaza solutii fizice cu nici un solvent , asemanandu(secu diamantul.

*)%a temperaturi oase siliciul este putin reactiv asa cum se prevede pebaza structurii sale.Siliciul amorf este mai reactiv decat cel cristalizartfiind mai fin divizat.Dintre elementele electronegative ,siliciul se combina ,la temperturacamerei numai cu florul cu care da tetrafluorura se siliciu Si .Cu florulsi cu bromul ,siliciul reactioneaza la 7++ grade formandtetra&alogenurile respective.


3/23

Si ! O SiOReactia este foarte exoterma.Siliciul cristalizat se combina cu sulful la8++ de grade ,cu incandescenta ,dand sulfura de siliciu.Cu azotulcombinarea are loc la /+++ de grade si duce la o nitrura Si 9Cu carbonul se combina la "+++ de grade dand carbura de siliciu,SiC.:ot la temperatura inalta se combina si cu borul ,dand SiB

7)Siliciul se combina cu multe metale cum sunt %i ,Be, #g, Ca ,Sr, Ba,Cr, #o ,;, e ,Co ,9i ,Pt ,Cu cand este incalzit cu ele la alb(rosu.

8)Siliciul nu reactioneaza la rece cu apa nici cu acizii tari.Cu apa are locla 3++ de grade o reactie analoga cu aceea a carbonului

Si !"$ O SiO! "$0)1tomul de siliciu spre deosebire de atomul de C poate insa folosiorbitali d.Orbitall 6d sunt la nivel energeticdestul de apropiat de alorbitalilor 6s si 6ppentru a putea da nastere unei &idridizari sp d.oasemenea structura se intalneste in ionul Si in care cele sase legaturide Si( sunt ec&ivalente si grupate octaedic in urul atomului central deSi.'n combinatiile sale cu ceilalti &alogeni si cu oxigenul ,siliciul arenumarul de coordinatie * dar sunt indicatii ca la formarea legaturilor Si(

O contribiue si orbitali 6d.'9:R cea
https://ro.wikipedia.org/wiki/Acidul_silicichttps://ro.wikipedia.org/wiki/Acidul_silicic


4/23


5/23


6/23

, alimentar> 4ex.purificareaberii, agent antiaglomerant pentru cafeaua instant), farmaceutic>,producerii detergen ilor.

Ca material izolant, sau la ambalae ca material de protec ie a obiectelorfragile, @n fabrica cauciucului.

O importan > mare o are @n industria sticlei, lentileloraparatelor optice, caizolant electric, @n laboratoare sticla de cuar fiind aproape indispensabil>,sau sticle speciale ca cele rezistente la temperaturi ridicate 4sticla de iena),sau care filtreaz> radia iile ultraviolete.

pentru a evita@nt>rirea cauciucului@n condi ii de frig

Siliciul la pensie

Cipurile bazate pe siliciu nu pot deveni mai mici si mai performantedecat acum. %imitele fizice si te&nice vor fi atinse pana in "++7 atunci,straturile de siliciu vor avea o grosime 4daca i se poate spune asa) de /nanometru, pierzand in acest fel si din conductibilitate. Kiitorul apartinealtor semiconductori precum germaniul, metalelor pretioase precum aurul,

dar si sticlei si diamantului.Pana acum cipurile erau fabricate numai dinsiliciu.


7/23

LDaca ne imaginam circuitul de aur de dimensiunea unui timbruM,compara Sc&mid, Latunci cipul de siliciu ar trebui sa fie cat un teren defotbalM. Cipurile de aur sunt mai mici, mai rapide si mai precise.

Sc&mid doreste sa construiasca in cativa ani aceste clustere de aurin structura 6D. Scopul declarat al cercetarilor sale LIn acest fel, cipul s-arapropia de retelele neuronale si ar dezvolta o inteligenta proprie, ar puteaatunci sa se repare si sa se dezvolte singurM.

Alte alternati)e

Calculatorul cuantic este numai una dintre nenumaratele incercari de

a gasi o alternativa la computerele din ziua de azi. Sfarsitul miniaturizariiplacutelor de siliciu este aproape. Caile conductoare vor aunge in urulanului "++7 la dimensiunea atomilor.

'n afara de calculatorul cuantic, ar mai candida pulberea inteligenta,biocipurile si polimerii.

Calculatoarele obisnuite lucreaza cu biti clasici, unde fiecare bit are oanumita stare.


8/23

Ox2gen este numele proiectului de la #': 4#assac&usetts 'nstitute of:ec&nolog2). Ca si oxigenul, microcalculatoarele vor fi prezente peste totpe Pamant, pentru a concepe date si pentru a comunica unele cu celelalte.#inicomputerele de marimea unui fir de praf sunt in permanenta infunctiune, tot timpul pregatite ca la un impuls sa intre in actiune. #ic&aelDertouzos, conducatorul proiectului, considera Ox2gen ca urmasul'nternetului.


9/23

executa independent sarcinile, fara ca vreun om sa fie informat,nemaivorbind de vreo interventie a acestuia.

*elule solare pe +az$ de siliciu

O celul> solar>este alcatuita din dou> sau mai multe straturi dematerial semiconductor, cel mai @nt?lnit fiind siliciul. 1ceste straturi au ogrosime cuprins> @ntre +,++/ i +," mm i sunt dopate cu anumite elemente c&imice pentru a formaonc iuni LpM i LnM. 1ceast> structur> e similar> cu aunei diode. C?nd stratul de siliciu este expus la lumin>se va produce oLagita ieM a electronilordin material i va fi generat un curent electric.

Celulele, numite i celule foto)oltaice, au de obicei o suprafa > foartemic> i curentul generat de o singur> celul> este mic dar combina ii serie,

paralel ale acestor celule pot produce curen i suficient de mari pentru aputea fi utiliza i @n practic>. Pentru aceasta, celulele sunt @ncapsulate @npanouri care le ofer> rezisten > mecanic> i la intemperii.

*lasificare

Celulele solare pot fi clasificate dup> mai multe criterii. Cel mai folositcriteriu este dup> grosimea stratului materialului. 1ici deosebim celule custrat gros i celule cu strat sub ire.

=n alt criteriu este felul materialului se @ntrebuin eaz>, de exemplu, camateriale semiconductoare combina iile Cd:e, Aa1s sau Cu'nSe, dar celmai des folosit este siliciul.

Dup> structur> de baz> deosebim materiale cristaline4mono(Gpolicristaline)respectiv amorfe.

Jn fabricarea celulelor fotovaltaice pe l?ng> materiale semiconductoare,mai nou, exist> posibiltatea utiliz>rii i a materialelor organice sau a

pigmen ilor organici.

*elule pe +az$ de siliciu

Strat gros
https://ro.wikipedia.org/wiki/Soarehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Jonc%C8%9Biunehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Jonc%C8%9Biunehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Diod%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Lumin%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Electronhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Curent_electrichttps://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Soarehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Jonc%C8%9Biunehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Diod%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Lumin%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Electronhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Curent_electrichttps://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciu


10/23

Celule monocristaline4c(Si)randament mare ( @n produc ia @n serie se pot atinge p?n> la peste"+ - randamentenergetic, te&nic> de fabrica ie pus> la punct5 totu i procesul de fabrica ie este energofag, ceea ce are o influen >

negativ> asupra periodei de recuperare 4timp @n careec&ivalentul energieiconsumate @n procesul de fabricare devine egalcantitatea de energia generat>).

Celule policristaline4mc(Si)la produc ia @n serie s(a atins dea un randament energetic de pestela /8 -, cosum relativ mic de energie @n procesul de fabrica ie, i p?n> acum cu cel mai bun raport pre N performan >.

Strat sub ire

Celule cu siliciuamorf4a(Si)cel mai mare segment de pia > la celule cu strat sub ire5 randament energetic al modulelor de la 7 la 0 -5 nu exist> strangul>ri @naprovizionare c&iar i la o produc ie de ordinul :era;att

Celule pe baz> de siliciu cristalin, ex. microcristale 4Qc(Si)@n combina ie cu siliciul amorf randament mare5 te&nologia aceea i ca la siliciul amorf

Rezervele de materia prim>

Ca materie prim> de baz> siliciul este disponibil @n cantit> i aproapenelimitate. Pot ap>rea @ns> strangul>ri @n aprovizionare datoratecapacit> ilor de produc ie insuficiente i din cauza te&nologiei energofage.

%a celulele solare ce necesit> materiale mai speciale cum sunt cele pebaz> de indiu, galiu, telur i seleniusitua ia se prezint> altfel.%a metalelerare indiu i galiu consumul mondial 4indiu cca. 37+ t, galiucca. /87 t) dep> e te dea de mai multe ori produc ia anul> 4=SAS #inerals 'nformation). Deosebit de critic> este situa ia datorit> cre terii accentuate a consumului de indiu @n form> de indiu N oxid de zinc@necranele cu cristale lic&ide i cele cu %rii de
https://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Monocristaline&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/wiki/Randamenthttps://ro.wikipedia.org/wiki/Energiehttps://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Policristaline&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciuhttps://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Amorf&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/wiki/Indiuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Galiuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Telurhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Seleniuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Zinchttps://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Monocristaline&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/wiki/Randamenthttps://ro.wikipedia.org/wiki/Energiehttps://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Policristaline&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciuhttps://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Amorf&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/wiki/Indiuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Galiuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Telurhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Seleniuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Zinc


11/23

galiu i indiu @n produc ia diodelor luminiscente 4% @n surse de lumin>cu consum mic de energie respectiv casurs> de lumin> de fundal @n televizoarecu ecran plat.

Rezervele de indiu, estimate la 8+++ tone4economic exploatabile "3++tone), se presupune c> se vor epuiza dea @n acest deceniu

%a seleniu i telur, care e i mai greu de g>sit, situa ia pare mai pu in critic>, deoarece ambii metaloizise reg>sesec @n cantit> i mici @n n>molulanodic rezultat @n urma procesului de electroliz>a cupruluiiar produc>toriide cupru utilizeaz> doar o parte din n>molul rezultat pentru extragerea detelur i seleniu. Rezervele exploatabile economic la seleniu se estimeaz>totu i la doar 3"+++ tone, iar la telur la doar *6+++ tone, vizavi de cupruunde se estimeaz> la 77+ milioane tone

#ulte procese de produc ie utilizeaz> galiu, indiu, seleniu i telur @n mod neeconomic.

Spre deosebire de cupru, unde procesul de reciclare este pus la punct, lagaliu, indiu, seleniu i telur procesul de reciclare nu este posibil deoareceaceste elemente se g>sesc incluse @n structuri multistrat foarte findistribuite de unde recuperarea, se pare, nici @n viitor nu va fi posibil>.

#aterialul cel mai utilizat pentru fabricarea de celule solare pe baz> desemiconductori este Siliciul. Dac> la @nceput pentru producerea celulelorsolare se utilizau de euri rezultate din alte procese te&nologice pe baz> desemiconductori, ast>zi se apeleaz> la materiale special @n acest scopfabricate. Pentru industria semiconductorilor siliciul este materialul aproapeideal. rgimea zonei interzise fac siliciul mai pu in potrivit pentru exploatarea direct>

a efectului fotoelectric. Celule solare pe baz> pe siliciu cristalin necesit> ogrosime de strat de cel pu in /++ Qm sau mai mult pentru a pute absorbilumina solar> eficient. %a celulele cu strat sub ire de tip semiconductordirect ca de exemplu Aa1s sau c&iar siliciu cu structura cristalin> puternicperturbat> 4vezi mai os), sunt suficiente /+ Qm.

Jn func ie de starea cristalin> se deosebesc urm>toarele tipuri de siliciu
https://ro.wikipedia.org/wiki/Lumin%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Televizorhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Ton%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Metaloidhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Electroliz%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Cupruhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Efectul_fotoelectrichttps://ro.wikipedia.org/wiki/Lumin%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Televizorhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Ton%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Metaloidhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Electroliz%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Cupruhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Efectul_fotoelectric


12/23

,onocristalineCelulele rezult> din a a numitele ;afer 4pl>ci desiliciu dintr(un cristal). 1ceste cristale reprezint> materia de baz> pentruindustria de semiconductori i sunt destul de scumpe.

PolicristalineCelulele sunt din pl>ci care con in zone cu cristale cuorient>ri diferite. 1cestea pot fi fabricate de exemplu prin procedeul deturnare, sunt mai ieftine i ca atare cele mai r>sp?ndite @n produc ia de dispozitive fotovoltaice. Deseori ele se numesc i celule solarepolicristaline.

AmorfeCelulele solare constau dintr(un strat sub ire de siliciu amorf4f>r> cristalizare) i din aceast> cauz> se numesc celule cu strat sub ire. Se pot produce de exemplu prin procedeul de condensare de vapori de

siliciu i sunt foarte ieftine, dar au un randament sc>zut @n spectru delumin> solar>, totu i au avantae la lumin> slab>. De aceea se utilizeaz>@n calculatoare de buzunar i ceasuri.

,icrocristaline1cestea sunt celule cu strat sub ire cu structur>microcristalin>. 1u un randament mai bun dec?t celulele amorfe i nu auun strat at?t de gros ca cele policristaline. Se utilizeaz> par ial lafabricarea de panouri fotovoltaice, dar nu sunt at?t de r>sp?ndite.

*elule solare tandemsunt straturi de celule solare suprapuse,

deobicei o combina ie de straturi policristaline i amorfe. Straturile sunt din materiale diferite i astfel acordate pe domenii diferite de lungimi deund> a luminii. Prin utilizarea unui spectru mai larg din lumina solar>,aceste celule au un randament mai mare dec?t celulele solare simple.Se utilizeaz> par ial la fabricarea de panouri solaredar sunt relativscumpe. O ieftinire apreciabil> se va ob ine prin utilizarea @n combina ie cu sisteme de lentile, a a numitele sisteme de concentrare.

abrica ia av?nd la baz> blocuri sau bare de siliciu T
https://ro.wikipedia.org/wiki/Panou_fotovoltaichttps://ro.wikipedia.org/wiki/Panou_fotovoltaichttps://ro.wikipedia.org/wiki/Panou_fotovoltaichttps://ro.wikipedia.org/wiki/Panou_fotovoltaic


13/23

Celulele solare obisnuite pot fi confec ionate dup> mai multe metode defabrica ie.

#ateria prim> siliciu este al doilea element c&imic din compozi ia scoar ei

terestre @n privin a cantitat> ii. Se reg>se te @n compu i c&imici cu alte elemente form?nd silicate sau cuar . Siliciul brut numit i siliciu metalurgic se ob ine din Uuar prin topire @n furnal.Reducera siliciului se petrece cu autorul carbonului la o temperatura de cca /0++ C, rezult?nd la fiecareton> de siliciu metalurgic de puritate de cca 3( - @n ur de /,7 : deCO". Prin acest procedeu @n "++" s(au produs *,/ : siliciu. #are parte dinacesta este utilizat de industrie la fabricare a o elului i @n industria c&imic> i numai o mic> parte @n microelectronic> i la fabricarea de celule

fotovoltaice.Din siliciul brut printr(un proces de fabrica ie @n trepte bazat pe triclorsilanse ob ine siliciul policristalin de cea mai mare puritate.P?n> @n prezent 4"++8) @n produc ie se recurge la ote&nologie Siemensbazat pe un procedeu de tip CKD condensare devapori de siliciu, procedeu elaborat i optimizat pentru ramura demicroelectronic>. Jn microelectronic> cerin ele de calitate sunt total diferitede cele din fabricarea de celule fotovoltaice. Pentru fabricarea de celulesolare este foarte important> puritatea pl>cii de siliciu @n toat> masa eipentru a asigura o c?t mai mare durat> de via > pentru purt>torii desarcin>, pe c?nd @n microelectronic> cerin a de foarte @nalt> puritate serezum> @n principiu la stratul superior p?n> la o ad?ncime de "+(6+ Qm.Deoarece @ntre timp consumul de siliciu de @nalt> puritate pentru fabricareade celule fotovoltaice a @ntrecut pe cel pentru microelectronic>, actualmentese fac cercet>ri intense pentru elaborarea de procedee de fabricarespeciale mai ieftine optimizate pentru celule solare.

Cu toate c> procesul de produc ie a siliciului pur este foarte energofag,energia consumat> la fabricareaa celulelor solare, @n func ie de te&nologiautilizat>, se poate recupera @n /,7 p?n> la 0 ani. Dac> se ia @n considerare

c> durata de via > a panourilor solareeste de peste "+ ani bilan ulenergetic rezultat este pozitiv.

Siliciul pur @n continuare poate fi prelucrat @n mai multe feluri. Pentru celulepolicristaline amintim procedeele de turnare Bridgman i


14/23

procesul fabricare a blocurilor sau barelor se face simultan i impurificarecu Bor

Procedeul de turnare

1cesta se utilizeaz> la fabricarea siliciului policristalin. Siliciul pur setope te @ntr(un cuptor cu induc ie dup> care se toarn> @ntr(un recipient de form> p>trat> @n care se supune la un proces de r>cire c?t mai lent posibil

@n cursul c>ruia vor apare cristale c?t mai mari posibil. Recipientul aredimensiunile 7+V7+ cm, masa solidificat> av?nd @n>l imea de 6+ cm. Bloculastfel solidificat se taie @n mai multe blocuri mai mici cu lungimea de 6+ cm.=n alt mod reprezint> turnare continu>, procedeu prin care materialul esteturnat direct pe support la dimensiunile cerute. 1vantaul const> @neliminare pierderilor rezultate din t>iere.

Procedeul Bridgman

Procedeul numit dup> Perc2 ;illiams Bridgman este aplicat tot @n procesulde fabricare a siliciului policristalin. Siliciul pur se tope te tot @ntr(un cuptorcu induc ie dar procesul de r>cire @n urma c>ruia @n masa topit> seformeaz> mari zone ocupate de c?te un cristal are loc c&iar @n cuptor.#aterialul se supune unei @nc>lziri progresive pornind de la baz> astfel

@nc?t @n momentul topirii stratului superior, la baz> dea se produce @nt>rirea

materialului. Dimensiunile blocurilor ob inute sunt mai mari 48+V8+ cm N0+V0+ cm) cu @n>l imea de "+("7 cm, i se procedeaz> la t>ierea lor @n blocuri mai mici av?nd lungimea de "+("7 cm.

Procedeul Czochralski

iereapl>cilor necesare celulelor, barele cilindrice rezultate se austaeaz> astfel

@nc?t s> prezinte o sec iune p>trat>.

Procedeul de topire zonal

Se mai nume te i procedeu loat(Wone i se aplic> tot la producerea monocristalelor de siliciu sub form> de bar>. Puritatea materialului ob inutfiind superioar> celei necesitate @n confec ionarea celulelor solare, i


15/23

costurile fiind mari, prodedeul este rar utilizat. Singura firm> ce utilizeaz>acest procedeul este SunPoer din Statele =nite.

Fabricare de waferi (discuri/plci sub iri de siliciu)

Din barele de cristal vor fi sec ionate pl>cu e4afer) cu un fier>str>u special const?nd dintr(o s?rm> lung> pe care s(au aplicat particule de diamant icare este @nf> urat> pe cilindri ce se rotesc. =n bloc este complet sec ionat

@n pl>cu e de cca +,/3X+,"3 mm la o singur> trecere. Praful rezultat @nurma debit>rii este inutilizabil i reprezint> p?n> la 7+ - din material.

Pentru ob inerea de pl>cu e de siliciu la @nceput se utiliza materia prim> excedentar> rezultat> din fabricarea de circuite integrate, care nucorespundea calitativ dar era potrivit> pentru fabricarea celulelor solare.

Datorit> cererii mult crescute a produc iei de TTPanou fotovoltaicYpanourisolareZZ, aceast> surs> are o importan > nesemnificativ>.

Celulele monocristaline prezint> o suprafa > omogen>, pe c?nd la celulelepolicristaline se pot deosebi zone distincte cu cristale av?nd orient>ridiferite, ceea ce creeaz> o imagine asem>n>toare florilor de g&ea >.

Jn stadiul de pl>cu >4afer) fa a i reversul pl>cu ei nu se deosebesc.

Prelucrarea plcilor de siliciu

Pl>cile debitate vor fi trecute prim mai multe b>i de sp>lare c&imic> pentrua @nl>tura defectele de debitare i a preg>ti o suprafa > potrivit> capt>rii luminii. Pentru aceasta s(au elaborat diferite procedee utilizate defabrican i.

Jn mod normal @n aceast> faz> pl>cile sunt dea impurificate cu bor. 1ceasta@nseamn> c> se g>se te dea un surplus de goluri care pot capta electronideci avem o impurificare tip pM. Pe parcursul procesului de fabricare a

celulei solare pentru crearea unei onc iuni p(nM este necesar s>impurific>m suprafa a ei cu impurit> i de tip nM ceea ce se poate realiza

@ntr(un cuptor @ntr(o atmosfer> de fosfor. 1tomii de fosfor p>trund @nsuprafa > i vor crea o zon> de cca / Qm cu un surplus de electroni.

Pasul urm>tor va consta @n ad>ugarea unui electrod transparent dinSi9xsau :iO".
http://solar.aparworks.com/topics/photovoltaic-systems/http://solar.aparworks.com/topics/photovoltaic-systems/


16/23

=rmeaz> imprimarea zonelor de conact i a structurii necesare pentrucolectarea curentului generat. a a celulei este prev>zut> de cele maimulte ori cu dou> benzi pe care ulterior se vor fixa leg>turile dintre maimulte celule. Jn afar> de aceasta se va aplica o gril> conductoare foarte

sub ire , care pe de o parte deraneaz> foarte pu in intrarea luminii, pe de alt> parte mic oreaz> rezisten a electric> a electrodei. Reversul pl>cii de regul> este complet acoperit cu un material bun conductor de electricitate.

Dup> procesare, celulele vor fi clasificate dup> propriet> ile lor optice i electrice, mai apoi sortate i asamblate @n panouri solare.

abricarea pl>cilor semiconductoare @n mod direct

Jn dorin a de a se evita deta area pl>cilor din blocuri , se g>sesc diferite

alte modalit> i ce permit fabricarea celulelor solare.

Procedeul EF

lzit> electric se trag @n sus tuburioctogonale de cca 8 p?n> la 0 m cu o vitez> de cca / mmGs. %> imea uneife e este de /+(/".7 cm, iar grosimea peretelui atinge cca "3+ Qm. 1poituburile vor fi t>iate de(a lungul canturilor cu un laser9d[1A, dup> care

fiecare fa et> pe baza unei grile de(a latul. 1stfel se pot realiza celule cudiferite dimensiuni 4de exemplu /".7V/7 cm sau /".7V/".7 cm). Jn acest felse ob ine o @ntrebuin are de 3+ - a materialului disponibil. Celulele astfelrealizate sunt deobicei policristaline, care la vedere se deosebesc clar decele debitate, printre altele suprafa a lor este mai ondulat>. 1cest procedeuse mai nume te i procedeu octagonal sau de extrudare.

Procedeul


17/23

Procedeul cu transfer de strat

%a acest procedeu direct pe un substrat 4corp sub ire solid, deobicei cu oorientare cristalin> predefinit>) se cre te un monocristal de siliciu sub forma

unui strat de cca "+ Qm grosime. Ca material purt>tor se pot utilizasubstraturi ceramice, sau siliciu supus unui tratatament superficial.Placa4afer) format> ca fi deprins> de stratul purt>tor care @n continuare vaputea fi reutilizat>. 1vantaele procedeului constau @n consumul de siliciusemnificativ redus datorit> grosimii mici, i lipsa de eurilor din debitare 4pas ce nu mai mai apre @n acest procedeu). Randamentul atins este mare i sesitueaz> @n domeniul celulelor monocristaline.

Celule din siliciu Lmurdar

Procesul de topire i impurificare zonal> se poate aplica i @n cazul suprafe elor plateGstraturi. Principiul const> @n faptul c> impurificarea, printratamentul termic 4multipl> retopire prin deplasare lateral> de exemplu cuautorul unui fascicol laser) al siliciului, poate fi concentrat> @n c?teve locuri.

Tranzistorul

Tranzistoruleste un dispozitiv electronic din categoria semiconductoarelorcare are cel pu in trei terminale 4borne sau electrozi), care fac leg>tura laregiuni diferite ale cristalului semiconductor. .

1spectul tranzistoarelor depinde de natura aplica iei pentru care suntdestinate. Jn "+/6 @nc> unele tranzistori sunt ambalate individual, dar maimulte sunt g>site @ncorporate @n circuite integrate.

:ranzistorul este componenta fundamental> a dispozitivelor electronicemoderne, i este omniprezent @n sistemele electronice. Ca urmare adezvolt>rii sale la @nceputul anilor /7+, tranzistorul a revolu ionat domeniulelectronicii, i a desc&is calea pentru ec&ipamente electronice mai mici si


18/23

mai ieftine cum ar fi aparate de radio, televizoare, telefoane mobile,calculatoare de buzunar, computere i altele.

:ranzistorii se realizeaz> pe un substrat semiconductor 4@n general siliciu,

mai rar germaniu, dar nu numai). :e&nologia de realizare difer> @n func iede tipul tranzistorului dorit. De exemplu, un tranzistor de tip P9P serealizeaz> pe un substrat de tip P, @n care se creeaz> prin diferite metode4difuzie, de exemplu) o zona de tip 9, care va constitui bazatranzistorului.

:ranzistoarele pot fi folosite @n ec&ipamentele electronice cu componentediscrete @n amplificatoare de semnal 4@n domeniul audio, video, radio),amplificatoare de instrumentatie, oscilatoare, modulatoare sidemodulatoare, filtre, surse de alimentare liniare sau @n comuta ie sau

@n circuite integrate, te&nologia de ast>zi permi ?nd integrarea @ntr(o

singur> capsul> a milioane de tranzistori.

"ioda

"ioda4grec. didoi, dublu5 hodosdrum) este o component> electronic>cudou> terminale 4contacte) , av?nd conductan > asimetric>5are rezisten > mic> 4ideal zero) la trecerea curentului@ntr(o direc iei rezisten > mare 4ideal infinit>) la trecerea @n cealalt> direc ie. Dioda

semiconductoare, cea mai des utilizat> diod>, este o bucat> cristalin> dematerial semiconductorav?nd la baz> oonc iune p(n conectat> la "terminale electrice. O diod> de tip tub vidat are doi electrozi, un anod iun catod@nc>lzit. Diodele semiconductoareau fost primele dispozitiveelectroniceconfec ionate din semiconductori. Descoperirea propriet> ilor de

redresare ale cristaluluia fost f>cut> de c>tre fizicianulgerman erdinandBraun@n anul /30*. 1st?zi maoritatea diodelor sunt f>cute din siliciu, @ns>exist> i al i semiconductori precum seleniulsau germaniulcare suntutiliza i la construc ia diodelor.
https://ro.wikipedia.org/wiki/Circuit_integrathttps://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Component%C4%83_electronic%C4%83&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/wiki/Conductan%C8%9B%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Conductan%C8%9B%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Rezisten%C8%9B%C4%83_electric%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Rezisten%C8%9B%C4%83_electric%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Curent_electrichttps://ro.wikipedia.org/wiki/Rezisten%C8%9B%C4%83_electric%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Rezisten%C8%9B%C4%83_electric%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Diod%C4%83_semiconductoarehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Diod%C4%83_semiconductoarehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Jonc%C8%9Biune_p-nhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Jonc%C8%9Biune_p-nhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Electrodhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Anodhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Catodhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Diod%C4%83_semiconductoarehttps://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Dispozitive_electronice&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Dispozitive_electronice&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Cristalhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Fizicianhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Karl_Ferdinand_Braunhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Karl_Ferdinand_Braunhttps://ro.wikipedia.org/wiki/1874https://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Seleniuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Germaniuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Circuit_integrathttps://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Component%C4%83_electronic%C4%83&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/wiki/Conductan%C8%9B%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Rezisten%C8%9B%C4%83_electric%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Curent_electrichttps://ro.wikipedia.org/wiki/Rezisten%C8%9B%C4%83_electric%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Diod%C4%83_semiconductoarehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Diod%C4%83_semiconductoarehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Jonc%C8%9Biune_p-nhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Electrodhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Anodhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Catodhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Diod%C4%83_semiconductoarehttps://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Dispozitive_electronice&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Dispozitive_electronice&action=edit&redlink=1https://ro.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Cristalhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Fizicianhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Karl_Ferdinand_Braunhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Karl_Ferdinand_Braunhttps://ro.wikipedia.org/wiki/1874https://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Seleniuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Germaniu


19/23

"ioda semiconductoareeste un dispozitiv electronic constituit dintr(oonc iune pnprev>zut> cu contacte metalice la regiunilep i n i introdus>

@ntr(o capsul> din sticl>, metal, ceramic> sau plasticT/Z.

Regiuneapa onc iunii constituie anoduldiodei, iar onc iunea n, catodul.

Dioda semiconductoare se caracterizeaz> prin conductivitateunidirec ional>, ca i dioda cu vid

( @n cazul polariz>rii @n sens direct permite trecerea unui curentmare 4curent direct),

( @n cazul polariz>rii @n sens invers permite trecerea unui curentmic 4curent invers).

Dup> materialul din care se realizeaz>

( diod> cu germaniu,

( diod> cu siliciu.

Dup> caracteristicile onc iunii

( diod> redresoare

( diod> stabilizatoare de tensiune 4diod> Wener)

( diod> de comuta ie

( diod> cu capacitate variabil> 4varactor sau varicap)

( diod> tunel

( diod> diac

( diod> Aunn

Principalele caracteristici ale diodelor, trecute @n cataloage, sunturm>toarele
https://ro.wikipedia.org/wiki/Jonc%C8%9Biunehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Jonc%C8%9Biunehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Sticl%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Plastichttp://209.85.129.132/search?q=cache:tVW6CkDRWLgJ:marconi.unitbv.ro/aut/electronica/EA/lab/lab1diode.pdf+dioda+ceramica&cd=5&hl=ro&ct=clnk&gl=ro&client=firefox-ahttps://ro.wikipedia.org/wiki/Anodhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Catodhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Diodahttps://ro.wikipedia.org/wiki/Germaniuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Jonc%C8%9Biunehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Sticl%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Plastichttp://209.85.129.132/search?q=cache:tVW6CkDRWLgJ:marconi.unitbv.ro/aut/electronica/EA/lab/lab1diode.pdf+dioda+ceramica&cd=5&hl=ro&ct=clnk&gl=ro&client=firefox-ahttps://ro.wikipedia.org/wiki/Anodhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Catodhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Diodahttps://ro.wikipedia.org/wiki/Germaniuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciu


20/23

KRR# ( tensiunea invers> repetitiv> maxim>, este tensiunea maxim>invers> la care poate rezista dioda, atunci c?nd aceast> tensiune esteatins> @n mod repetat. 'deal, aceast> valoare ar fi infinit>.

KR sau KDC ( tensiunea maxim> invers> de curent continuu, este valoarea

maxim> a tensiunii la care dioda poate func iona ne@ntrerupt, f>r>distrugerea acesteia. 'deal, aceast> valoare a fi infinit>.

K ( tensiunea 4de polarizare) direct> maxim>, de obicei este specificat>@mpreun> cu valoarea curentului direct. 'deal, aceast> valoare ar fi zeroideal, dioda nu ar prezenta niciun fel de opozi ie @n fa a deplas>rii electronilor. Jn realitate, tensiunea direct> este descris> de ecua ia diodei.

'41K) ( valoarea maxim> 4medie) a curentului direct, valoarea maxim>medie a curentului pe care bobina o poate suport> la polarizarea direct>.

1ceast> limitarea este practic o limitare termic> c?t> c>ldur> poateLsuportaM onc iunea P(9, av?nd @n vedere c> puterea disipat> reprezint>produsul dintre curent i tensiune, iar tensiunea de polarizare direct>depinde at?t de curent c?t i de temperatura onc iunii. 'deal, aceast> valoare ar fi infinit>.

'S# sau if4v?rf) ( curentul de polarizare direct> maxim, reprezint> curentulde v?rf maxim pe care dioda @l poate conduce la polarizare direct>, f>r> caacest curent s> duc> la distrugerea diodei. Din nou, aceast> valoare estelimitat> de capacitatea termic> a onc iunii diodei, i este de obicei mult mai

mare dec?t valoarea curentului mediu datorit> iner iei termice. 'deal,aceast> valoare ar fi infinit>.

PD ( puterea maxim> disipat> total>, reprezint> valoarea puterii 4@n ;att)pe care dioda o poate disipa f>r> ca aceast> putere s> duc> la distrugereadiodei. 1ceast> valoare este limitat> de capacitatea termic> a diodei. 'deal,aceast> valoare ar fi infinit>.

:\ ( temperatura de func ionare a onc iunii, reprezint> temperatura maxim> admis> a onc iunii P(9 a diodei, valoare dat> de obicei @n oC.

C>ldura reprezint> punctul critic al dispozitivelor semiconductoare acesteatrebuie men inute la o temperatur> c?t mai apropiat> de temperaturacamerei pentru func ionarea lor corect> i o durat> de func ionare c?t mai lung>.

:S:A ( temperatura de depozitare, reprezint> valoarea temperaturii destocare a diodelor 4nepolarizate).


21/23

R4]) ( rezisten a termic>, reprezint> diferen a dintre temperatura onc iunii i temperatura aerului exterior diodei 4R4])\1), sau dintre onc iune i

contacte 4R4])\%), pentru o anumit> putere disipat>. Kaloarea esteexprimat> @n oCG;. 'deal, aceast> valoare ar fi zero, ceea ce ar @nseamna

c> @nveli ul 4carcasa) diodei ar fi un conductor i radiator termic perfect, fiind capabil s> transfere energie sub form> de c>ldur> dinspre onc iunespre mediul exterior 4sau spre contacte) f>r> nicio diferen > de temperatur>existent> @n grosimea carcasei. O rezisten > termic> ridicat> se traduce prinfaptul c> dioda va stoca o temperatur> excesiv> @n urul onc iunii 4punctulcritic), @n ciuda eforturilor sus inute de r>cire a mediului exterior diodei5acest lucru duce la limitarea puterii maxime disipate.

'R ( curentul maxim de polarizare invers>, reprezint> valoarea curentuluiprin diod> la polarizarea invers> i aplicarea tensiunii de polarizare invers>

maxim> de curent continuu4KDC). #ai este cunoscut i sub numele decurent de sc>p>ri. 'deal, aceast> valoare ar fi zero, deoarece o diod>perfect> ar bloca to i curen ii atunci c?nd este polarizat> invers. Jn realitate, aceast> valoarea este mic> @n compara ie cu valoarea curentului maxim depolarizare direct>.

C\ ( capacitatea tipic> a onc iunii, reprezint> capacitatea intrinsec>onc iunii, datorit> comport>rii zonei de golire precum un dielectric @ntreanod i catod. 1ceast> valoare este de obicei foarte mic>, de ordinulpicofarazilor 4p).

trr ( timpul de revenire invers, reprezint> durata de timp necesar> LstingeriiMdiodei atunci c?nd tensiunea la bornele sale alterneaz> @ntre polarizaredirect> i polarizare invers>. 'deal, aceast> valoare ar fi zero dioda seLstingeM imediat dup> inversarea polarit> ii. Pentru o diod> redresoaretipic>, timpul de revenire este de ordinul zecilor de microsecunde 4ms)5pentru o diod> de comuta ie rapid>, acest timp poate aunge la doar c?tevananosecunde

*ircuitul inte&rat, prescurtare @n englez> 'C, de la integrated circuit,

pronun ie Gai siG 4v.1'), prescurtare @n rom?n> C.'., este un dispozitivelectronic alc>tuit din mai multe componente electrice i electroniceinterconectate, pasive i active, situate pe o pl>cu > de material semiconductor 4f>cut> de exemplu din siliciu), dispozitiv care @n cele maimulte cazuri este @ncapsulat @ntr(o capsul> etan > prev>zut> cu elementede conexiune electric> spre exterior, numite terminale sau pini 4Lpicioru eM).
https://ro.wikipedia.org/wiki/Englez%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/AFIhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciuhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Englez%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/AFIhttps://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciu


22/23

=n 'C este un ansamblu de componente electrice i electronice discrete4diode, tranzistoare, rezisten e, condensatoare i c&iar bobine) montate pe un suport de siliciu miniatural numit LcipM. 1ceste ansambluri au foststandardizate i au c>p>tat forme de capsule cu diferite dimensiuni i

num>r de terminale. 9um>rul componentelor a crescut @n timp de la c?tevasute la milioane de componente pe cip 4de ex. @ncazul microprocesoarelor).

Cele mai simple circuite integrate sunt cele logice, fabricate @nc> de la@nceputuri i @n Rom?nia, de ex. seria CDB 4Circuit Digital Bipolar)tipului ::%cu membrii

CDB *++


23/23

analiza structurala a siliciului si a dioxidului de siliciu. rolul acestuia in componentele...

Documents