El silicio policristalino es un material hecho de cristal de silicio desalineado (policristalino). Ocupa una posición intermedia entre el silicio amorfo, en el que no existe un orden de largo alcance, y el silicio monocristalino.
El silicio policristalino tiene un nivel de impureza de 1 parte por billón o menos.
¿Para qué sirve el silicio policristalio?
El silicio polictistalino se utiliza sobretodo en la industria electrónica y en la energía solar fotovoltaica.
1. Energía fotovoltaica
Este tipo de material es muy importante para la fabricación de células fotovoltaicas y la energía solar en general.
El silicio policristalino también se utiliza en aplicaciones particulares, como los paneles fotovoltaicos. Existen principalmente dos tipos de placas fotovoltaicas que pueden ser de silicio monocristalino o policristalino.
Los paneles solares policristalinos utilizan células de silicio policristalino. Por otro lado, las placas solares monocristalinas utilizan células de silicio monocristalino. La elección de un tipo de panel o de otro dependerá del rendimiento que queremos obtener y del presupuesto.
2. Electrónica
Este material tiene características metálicas discretas. A menudo reemplaza al aluminio para la producción de piezas metálicas dentro de dispositivos electrónicos semiconductores debido a la resistencia mecánica mejorada al proceso de producción del circuito integrado.
También se utiliza para la realización de condensadores en un entorno integrado: con el polisilicio se fabrican placas de metal, mientras que con óxido de silicio se realiza el dieléctrico interpuesto entre las placas.
En electrónica, se puede obtener con técnicas menos sofisticadas y menos caras que las requeridas para la deposición de silicio. El silicio policristalino también se puede obtener durante los procesos de fabricación de silicio.
Paneles fotovoltaicos policristalinos
Las células policristalinas tienen una eficiencia que varía de 12 a 21%.
Estas células solares se fabrican mediante el reciclaje de componentes electrónicos desechados, es decir, los llamados "restos de silicio", que se vuelven a fundir para obtener una composición cristalina compacta.
Estos residuos de silicio se funden dentro de un crisol para crear un compuesto homogéneo que luego se enfría de tal manera que genera una cristalización que se desarrolla verticalmente.
Luego se obtiene un pan de aproximadamente 150-200 kg que luego se corta verticalmente en lingotes paralelepípedos. Con otro corte, esta vez horizontal, se obtienen cortes de un espesor similar a las obleas de cristal único. También en este caso, las obleas se limpian con una conexión de soda, y luego se dopan con fósforo para la realización de las uniones PN.
¿Cómo se produce el silicio policristalino?
La mayor parte del silicio policristalino del mundo se produce en forma de varillas cilíndricas de color gris con una superficie dendrítica rugosa. En general, las varillas se dividen en fragmentos, que se empaquetan en bolsas limpias de polietileno grueso (5-10 kg).
Las varillas astilladas tienen una forma similar a una concha, similar a las torceduras de los materiales amorfos. El corte de una barra de polisilicio se suele estudiar controlando la calidad del silicio producido y analizando el curso del proceso tecnológico.
En el centro de la barra hay una "semilla" de mono o polisilicio. Anteriormente, las semillas se obtenían tirando de la atmósfera de polisilicio de calidad electrónica.
La pureza y la resistividad eléctrica de la semilla tienen una influencia decisiva sobre la pureza de la barra policristalina final.
Desde la semilla perpendicular a la generatriz, brotan cristalitos compactos en forma de agujas cortas, con una sección transversal de menos de 1 mm. Con una alta tasa de sedimentación, los granos de polisilicio a menudo comienzan a crecer dendríticamente. Durante el proceso, las dendritas pueden incluso formar costras de descamación.
Calidad del silicio policristalino
La calidad y pureza de este polisilicio suele ser menor.
La producción en un lecho fluidizado es más ventajosa debido a los órdenes de magnitud de mayor deposición superficial y, en consecuencia, un consumo más completo de la mezcla de reacción.
Por otro lado, dicho silicio contiene cierta cantidad de material amorfo y partículas finas del revestimiento del reactor.
En general, el silicio granular tiene un grado de pureza notablemente más bajo que el silicio obtenido por deposición en barras fijas. Se usa más a menudo para la producción menos exigente de cristales de calidad solar, es decir, para construir placas solares policristalinas.