Le processus de croissance d'un monocristal pour les cellules solaires monocristallines est connu sous le nom de méthode Czochralski (Cz). Voici une explication étape par étape du processus :
Sélection de la matière première : Le processus commence par la sélection d'un silicium de haute pureté comme matière première. Le silicium est couramment utilisé dans la fabrication de cellules solaires en raison de ses propriétés semi-conductrices.
Fusion du silicium : Le silicium sélectionné est ensuite chauffé dans un creuset jusqu'à ce qu'il atteigne son point de fusion, qui est d'environ 1 414 degrés Celsius (2 577 degrés Fahrenheit).
Préparation des germes de cristal : Un petit monocristal de silicium, souvent appelé germe de cristal, est soigneusement préparé. Ce germe de cristal est généralement attaché à une tige appelée « support de germe de cristal ».
Trempage du cristal germe : le cristal germe est plongé dans le silicium fondu et, à mesure qu'il est lentement retiré, une fine couche de silicium se solidifie sur le cristal germe. Cette couche initiale adopte la structure cristalline de la graine.
Croissance cristalline : le cristal germe, maintenant recouvert d'une fine couche de silicium, est mis en rotation et tiré vers le haut à partir du silicium fondu. Ce processus permet à un monocristal plus grand de se développer sur la graine, avec des atomes alignés dans une structure monocristalline hautement ordonnée.
Refroidissement contrôlé : à mesure que le cristal grandit, la température est soigneusement contrôlée pour maintenir les conditions nécessaires à une structure monocristalline. Ce processus de refroidissement lent est crucial pour atteindre un niveau élevé de pureté et d’uniformité des cristaux.
Formation du lingot : Le résultat est un lingot cylindrique de silicium monocristallin, avec le cristal germe à une extrémité et la structure monocristalline nouvellement développée s'étendant sur toute la longueur du lingot.
Tranchage de lingots : le silicium monocristallin le lingot est ensuite découpé en fines tranches à l’aide d’une scie diamantée. Ces plaquettes constitueront les éléments constitutifs des cellules solaires individuelles.
Traitement de surface : Les plaquettes subissent divers traitements de surface, notamment le polissage et le nettoyage, pour les préparer à la fabrication de cellules solaires.
Fabrication de cellules solaires : Les tranches de silicium monocristallin sont ensuite traitées pour créer des cellules solaires. Cela implique l'ajout de dopants pour créer les propriétés semi-conductrices souhaitées, l'application de revêtements antireflet et l'incorporation de contacts électriques.
La méthode Czochralski permet la production de grandes tranches de silicium monocristallin de haute qualité, ce qui en fait une technique largement utilisée dans la fabrication de cellules solaires monocristallines.
