1.Para que é usado o silício monocristalino?
O silício monocristalino é utilizado principalmente em:
Células fotovoltaicas: Sirva como o material mais eficiente para converter energia solar em eletricidade em painéis solares comerciais.
Circuitos integrados (ICS): formam a base para chips de computador e microprocessadores devido à sua estrutura cristalina uniforme, permitindo controle preciso do fluxo de elétrons].
Eletrônica de alto desempenho: essencial para dispositivos de energia, sensores e componentes semicondutores que requerem substratos de silício ultra-pura.
2. Diferença entre monocristalino e silício policristalino
| Propriedade | Silício monocristalino | Silício policristalino |
|---|---|---|
| Estrutura cristalina | Tretil contínua e ininterrupta (cristal único) | Múltiplos pequenos cristais com limites de grãos |
| Eficiência | Maior eficiência (15-24% nas células solares) | Menor eficiência (13-18%) |
| Fabricação | Método Czochralski (com uso intensivo de energia) | Fundindo silício derretido (econômico) |
| Aparência | Cor escura uniforme | Mobra azul salpicada |
3. Desvantagens do silício monocristalino
Alto custo de produção: O crescimento de Czochralski requer energia e tempo significativos.
Desperdício de material: até 50% de perda de silício durante o lingote cilíndrico, corte em bolachas quadradas.
Fragilidade: As bolachas finas (~ 200 µm) são propensas a rachaduras durante o manuseio.
Sensibilidade de defeitos: As imperfeições cristalinas degradam criticamente o desempenho eletrônico.
4. Processo de fabricação (método CzochRalski)
Purificação: O silício de grau metalúrgico é refinado para 99,9999% de pureza.
Fusão: O silício puro é derretido em um cadinho de quartzo a ~1.414 graus.
Imersão de sementes: Uma semente de cristal única é abaixada no derretimento e girada lentamente.
Puxando cristal: A semente é gradualmente retirada (1-100 mm/hora) formando um lingote cilíndrico.
Processamento: os lingotes são cortados em bolachas, polidas e limpas para fabricação de dispositivos.
As principais vantagens que impulsionam seu uso, apesar das desvantagens, incluem mobilidade superior de elétrons (1.400 cm²/v · s vs. policristalina's<800 cm²/V·s)24 and longer carrier lifetimes (>1ms) 4, crucial para dispositivos de alta frequência/alta eficiência.
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