Глоссарий

Siemens–реактор. Аппарат для производства стержневого поликристаллического кремния методом осаждения из парогазовой фазы на нагретых прутках- затравках.

Блок. Слиток мультикристаллического кремния после кристаллизации.

Брикет. Часть блока мультикристаллического кремния после его разделения на 9, 16 или 25 частей или часть квадратированного слитка монокристаллического кремния имеющая форму призмы.

Кремниевая лента. Основание (подложка) из кристаллического кремния, на базе которого формируется диодная структура солнечного элемента, имеет повторяющиеся геометрические, морфологические и структурные параметры. Получают методом затравочного вытягивания из расплава и лазерной резкой.

Кремниевая пластина. Основание (подложка) из кристаллического кремния, на базе которого формируется диодная структура солнечного элемента , имеет повторяющиеся геометрические, морфологические и структурные параметры. Получают проволочной резкой брикетов.

Кремниевая плёнка. Тонкий субмикронный слой аморфного кремния, наносимый методом газофазного осаждения на рулонный материал или стекло, с целью формирования многослойного солнечного элемента.

Кремний. Химический элемент, по степени распространения в природе находится на втором месте после кислорода, составляя 25% массы земной коры, встречается в виде кремнезёма (кварцита) или силикатов, является наиболее важным полупроводниковым материалом.

Кремний солнечной градации (SoG). Кремний с содержанием основного вещества на фоне примесей от 99,99999% до 99,999999% (чистота от 7N до 8N)

Кремний электронной градации (EG). Кремний с содержанием основного вещества на фоне примесей от 99,9999999% до 99,999999999% (чистота от 9N до 11N)

Кристалл. Упорядоченная структура атомного строения вещества с ковалентной связью ближайших атомов. Кремний обладает алмазоподобной кубической кристаллической решёткой

Кристаллизация. Технологический процесс модификации кристаллической структуры и легирования кремния посредством плавления и последующего управляемого затвердевания с целью придания ему необходимой формы, кристаллографической ориентации и свойств электропроводности.

Метод бестигельной зонной плавки. Процесс кристаллизации, в котором зону расплава создают в вертикально расположенном стержне из поликристаллического кремния с помощью высокочастотного индукционного нагрева с применением кольцевого индуктора. Переменное магнитное поле вызывает в образце вторичный ток, который нагревает и расплавляет узкую часть стержня. Кристаллизация состоит из следующих стадий: загрузка очищенного стержня в камеру и установка затравки внизу стержня; разогрев стержня в зоне затравки и затравливание; разращивание монокристалла до заданного диаметра с образованием конусной нижней части кристалла; выращивание цилиндрической части монокристалла путем перемещения стержня относительно индуктора вниз; создание обратного конуса ускорением движения стержня вниз и разрыв зоны расплава.

Метод направленной кристаллизации. Процесс кристаллизации, состоящий из плавления кусков и гранул поликристаллического кремния в прямоугольном кварцевом тигле, затвердевания расплава снизу вверх с образованием мультикристаллического кремния в виде многочисленных зерен отдельных разориентированных монокристаллов благодаря управляемому прецизионному охлаждению дна тигля.

Метод Чохральского. Процесс кристаллизации, в котором куски или гранулы поликристаллического кремния плавят в кварцевом тигле. Затем затравочный монокристалл высокого качества опускается в расплав кремния и одновременно вращается. Затем происходит постепенное вытягивание монокристалла из расплава, в результате образуется цилиндрический монокристалл кремния.

Микрокристаллический кремний. Слиток кристаллического кремния, состоящий из отдельных зерен монокристаллов, размер которых составляет от 0,1мкм до10мкм.

Монокристаллический кремний. Слиток, полученный методам Чохральского или методом бестигельной зонной плавки, имеющий единую кристаллическую структуру, ориентированную в определённой кристаллографической плоскости. Самый совершенный и стабильный тип кремния.

Моносилан. (силан, гидрид кремния) – SiH4

Используется в производстве поликристаллического кремния и в полупроводниковой промышленности.

Физические свойства: при 20°С и атмосферном давлении - бесцветный газ плотностью 0,00144 г/см³, температура кипени – 185°С.

В промышленности моносилан получают диспропорционированием трихлорсилана (процесс Union Carbide) и восстановлением тетрафторида кремния (SiF₄), побочного продукта при производстве фосфорных удобрений, алюмогидридом натрия или лития (Процесс Ethyl Corporation).

Мультикристаллический кремний. Слиток кристаллического кремния, состоящий из отдельных зерен монокристаллов, размер которых составляет, как правило, более 5 мм.

Поликристаллический кремний. Поликристаллический кремний – высокочистый продукт сложного химического производства.Поликристаллический кремний является сырьём для производства как монокристаллической, так и мультикристаллической модификаций кремния – основных полупроводниковых материалов, применяемых в солнечной энергетике, микроэлектронике и силовой электронике. На основе этих модификаций кристаллического кремния производится более 90% всех полупроводниковых устройств и солнечных элементов в мире.

Проволочная резка. Процесс резки кремниевых слитков на брикеты и пластины с использованием движущейся стальной проволоки и абразивной суспензии. Этот метод позволяет получить поверхность кремния с минимальными нарушениями его кристаллической структуры ввиду малых термодинамических напряжений, возникающих в зоне контакта инструмента с поверхностью резки. Диаметр используемой проволоки 150 – 200мкм.

Реактор кипящего слоя. Аппарат для производства гранулированного поликристаллического кремния методом осаждения из парогазовой фазы на нагретых мелкодисперсных частицах-затравках. Характеризуется меньшим удельным потреблением электроэнергии на единицу продукции по сравнением с Siemens – реактором.

Слиток. Форма монокристаллического или мультикристаллического кремния, полученная в результате кристаллизации.

Солнечная батарея. Генерирующая постоянный ток электрическая установка, состоящая из ориентированных по солнцу солнечных модулей, имеющая общую несущую конструкцию. Электрическая мощность солнечной батареи может достигать несколько киловатт.

Солнечная энергия. Излучение (радиация) идущая от Солнца, имеющая корпускулярную (поток протонов) и электромагнитную природу, является основным источником энергии для процессов, происходящих на Земле. Установлено, что в диапазоне спектральной чувствительности кремниевых солнечных элементов 0,3 – 1,1 мкм суммарная мощность электромагнитной составляющей солнечного излучения на поверхности земли составляет около1000 Вт/м2.

Солнечный модуль. Герметичная сборка электрически соединённых между собой солнечных элементов, имеющая нормируемые геометрические установочные размеры, электрические параметры, показатели надежности при воздействии внешней среды и гарантируемый производителем срок эксплуатации. Электрическая мощность солнечного модуля - от 10 до 300 Вт, срок эксплуатации – от 20 до 30лет…

Солнечный элемент или фотоэлектрический преобразователь. Полупроводниковый прибор, который преобразует световую энергию солнца в электрическую энергию. Конструкция и характеристики солнечных элементов определяются структурой и свойствами полупроводниковых материалов. Более 90% солнечных элементов производится на основе кристаллического кремния. Кремниевые промышленные солнечные элементы имеют эффективность (КПД) преобразования 14-16% для мультикристаллического кремния и 16-18% для монокристаллического кремния.

Стержень. Форма поликристаллического кремния, диаметром до 150 мм и длиной до 3 м выращенного на поверхности прутков – затравок из парогазовой фазы в Siemens- реакторе.

Cуспензия, абразивная суспензия. Дисперсная система, использующаяся при проволочной резке. Состоит из частиц карбида кремния, размером 10 – 15 мкм, распределенных в полиэтиленгликоле.

Тигель. Тигель - ёмкость разового применения из высокочистого кварца, предназначенная для плавления кремния в процессах кристаллизации. Степень чистоты материала тигля влияет на степень чистоты кристаллического кремния.

Трихлорсилан (ТХС) -  SiHCl₃ - кремнийсодержащее неорганическое соединение, с использованием которого производится около 90% мирового объема поликристаллического кремния (поликремния). На основе трихлорсилана получают моносилан и дихлорсилан, которые также используются в производстве поликремния. Трихлорсилан является сырьем в синтезе основного ряда кремнийорганических мономеров. Существуют и другие области применения трихлорсилана, как, например, микроэлектроника, где ТХС используется для эпитаксиального осаждения пленок монокристаллического кремния.

Физические свойства: при 20°С и атмосферном давлении – бесцветная жидкость с температурой кипения 31,8°С, плотностью 1,34 г/см³

Основным процессом промышленного производства трихлорсилана является прямой синтез в “кипящем слое” или гидрохлорирование металлургического кремния (Si) хлористым водородом (HCl).

Четыреххлористый кремний. (Тетрахлорид кремния, Тетрахлорсилан, ЧХК) - SiCl₄ - кремнийсодержащее неорганическое соединение, которое используется в производстве аморфного диоксида кремния (пирогенного кремнезема или аэросила), кремнийорганических соединений (тэтраэтоксисилан, этилсиликат-32,-40, полиэтилсилоксановые жидкости), синтетического кварцевого стекла для оптических волокон, а также в полупроводниковой промышленности (в производстве эпитаксиальных кремниевых структур, фотомасок для фотолитографии).

Физические свойства: при 20°С и атмосферном давлении – бесцветная жидкость с температурой кипения 57,6°С, плотностью 1,48 г/см³.

В промышленности четыреххлористый кремний получают хлорированием ферросилиция или металлургического кремния при 800-1200°С. Кроме того, ЧХК является побочным продуктом в таких процессах как:

• производство трихлорсилана гидроксихлорированием металлургического кремния;
• производство поликристаллического кремния при водородном восстановлении трихлорсилана;
• производство моносилана при диспропорционировании трихлорсилана;
• производство дихлорсилана, также при диспропорционировании трихлорсилана;
• производство метилхлорсиланов.

Фотоэлектрический эффект. Генерация электрической энергии структурой солнечного элемента, состоящей из двух областей полупроводника с разным типом проводимости, под действием поглощаемого света.