Que signifie la notation N
Le polysilicium N dans 6N et 8N représente le nombre de neuf dans la valeur de pureté. 6Le polysilicium N est composé à 99,9999 % de silicium, ce qui signifie que la teneur totale en impuretés ne dépasse pas une partie par million. 8Le polysilicium N contient 99,999999 % de silicium, avec un total d'impuretés limité à environ dix parties par milliard. La différence de deux neuf semble faible sur le papier, mais elle représente une réduction de cent fois du niveau d'impuretés, et elle a un effet important sur le coût de production et sur les applications que le matériau peut servir.
Comment sont fabriqués les polysiliciums 6N et 8N
La majeure partie du polysilicium est fabriquée par le procédé Siemens, dans lequel le trichlorosilane est décomposé sur des barres de silicium chaudes, ou par le procédé de réacteur à lit fluidisé, qui produit du polysilicium granulaire. Les deux voies purifient le silicium à des niveaux très élevés, et la pureté finale est contrôlée par la qualité des gaz de départ, des matériaux du réacteur et des étapes de purification. Après dépôt, les tiges sont broyées et le matériau est classé en morceaux selon leur taille et leur pureté. Les mêmes lignes de production peuvent généralement fabriquer des matériaux 6N et 8N, mais la qualité 8N nécessite un contrôle de processus plus strict et une manipulation plus prudente pour éviter toute contamination.
Applications du polysilicium 6N
Le polysilicium 6N est le matériau classique de qualité solaire-. Il est utilisé pour faire croître des lingots monocristallins selon la méthode Czochralski et pour couler des lingots multicristallins, qui sont ensuite découpés en tranches pour cellules photovoltaïques. Pour les cellules solaires standard, une pureté de 6N est suffisante car la cellule tolère des niveaux modestes d'impuretés métalliques et la pureté inférieure réduit le coût. Dans la pratique, de nombreux producteurs solaires utilisent aujourd'hui des matériaux de qualité 7N ou 8N pour les structures cellulaires à haut rendement-, car la pureté supplémentaire améliore la durée de vie des porteurs et donc l'efficacité des cellules.
Applications du polysilicium 8N
Le polysilicium 8N se situe entre la qualité solaire et la qualité électronique. Il est utilisé pour les cellules photovoltaïques à haut rendement telles que TOPCon et les cellules à hétérojonction, où une très faible contamination métallique est nécessaire pour atteindre des rendements supérieurs à 25 %, et il convient également à certaines applications de semi-conducteurs de puissance et de capteurs. Le véritable polysilicium de qualité électronique-utilisé dans les circuits intégrés est encore plus pur, généralement de 9N à 11N, car un seul atome métallique sur un site critique peut détruire un appareil. Les acheteurs doivent comprendre que le 8N ne remplace pas la qualité électronique dans les usines de fabrication de puces avancées.
Impuretés, dopage et résistivité
Les degrés de pureté décrivent les niveaux totaux d'impuretés, mais le type d'impureté compte tout autant que la quantité. Les éléments donneurs tels que le phosphore et l'arsenic et les éléments accepteurs tels que le bore contrôlent la résistivité du cristal développé, tandis que les impuretés métalliques telles que le fer, le cuivre et le nickel réduisent la durée de vie du support et nuisent aux performances du dispositif. Les spécifications du silicium polycristallin énumèrent donc les limites d'impuretés individuelles pour les métaux et les dopants, mesurées en parties par milliard. Lorsque le polysilicium est fondu pour la croissance cristalline, le dopant est ajouté délibérément de manière contrôlée, de sorte que le polysilicium de base doit être très faible en impuretés donneurs et accepteurs.
Comment choisir entre 6N et 8N
La sélection doit être motivée par la candidature et non par le nom du grade. Pour les plaquettes solaires standards, le matériau 6N offre le coût par watt le plus bas et est tout à fait adéquat. Pour les lignées cellulaires à haute -efficacité et pour les applications nécessitant une longue durée de vie du support, le matériau 8N vaut la peine. Pour la fabrication de semi-conducteurs, l'acheteur a besoin d'un matériau de qualité électronique-, généralement 9N ou supérieur, et doit vérifier les spécifications du fournisseur par rapport à des normes telles que GB/T 25074 pour le polysilicium de qualité solaire- et GB/T 12963 pour le polysilicium de qualité électronique-. Les acheteurs doivent toujours demander un certificat d’analyse indiquant les niveaux d’impuretés métalliques et dopantes en parties par milliard.
Foire aux questions
Q : Que signifie 6N dans le polysilicium ?
6N signifie 99,9999 pour cent de silicium, ou six neuf de pureté, ce qui limite le total des impuretés à environ une partie par million.
Q : Que signifie 8N dans le polysilicium ?
8N signifie 99,999999 pour cent de silicium, soit huit neuf de pureté, ce qui limite le total des impuretés à environ dix parties par milliard.
Q : Le polysilicium 8N est-il meilleur que le polysilicium 6N ?
Le 8N est plus pur et offre une meilleure durée de vie du porteur, ce qui favorise les cellules solaires à haut rendement-, mais il coûte plus cher et est inutile pour la production de cellules standard.
Q : Quelle est la différence entre la qualité solaire et la qualité électronique ?
La qualité solaire est généralement comprise entre 6N et 9N et est utilisée pour les cellules photovoltaïques. La qualité électronique est généralement de 9N à 11N et est requise pour la fabrication de circuits intégrés.
Q : Pourquoi le dopage est-il important dans le silicium polycristallin ?
Un dopage délibéré avec du bore ou du phosphore définit la résistivité du cristal développé, de sorte que le polysilicium de base doit être très faible en impuretés dopantes incontrôlées.
Q : Comment puis-je vérifier la pureté d’un lot de polysilicium ?
Demandez un certificat d'analyse répertoriant les impuretés métalliques et les impuretés dopantes en parties par milliard, mesurées par spectrométrie de masse à décharge luminescente ou une méthode équivalente.
