Lähde: pv-manufacturing.org
Yksikiteinen pii (mono-Si tai c-Si) on piitä, joka koostuu jatkuvasta kiinteästä yhdestä kristallista. Aurinkosähkösovelluksiin (PV) kasvatettua piitä kasvatetaan lieriömäisessä muodossa, jonka tyypillinen halkaisija on 8 tuumaa (~200 mm). Sylinterin pinta leikataan pseudo-neliön muotoon. Nämä valanteet voidaan valmistaa joko luontaisina,P-tyyppi doped taiN-tyyppinen doped piin.P-tyyppinen doping saavutetaan tyypillisesti boorin avulla, kunN-tyyppinen doping saavutetaan fosforilla. Mono-Si:stä valmistettuihin aurinkokennoihin sisältyy arviolta 35 % (30 %P-tyyppi ja 5 %N-tyyppinen) kaikista piikiekkopohjaisista aurinkokennoista. Tyypillinen paksuus mono-Si käytetty PV aurinkokennojen tuotanto on 160-190 μm alue. Vuonna 2019 suurin mono-Si-piikiekkojen valmistaja oli Xi'an Longi Silicon Materials Corporation.
Cz menetelmä-nimetty Jan Czochralski-on yleisin menetelmä mono-Si tuotantoa. Tämä menetelmä on suhteellisen alhainen lämpöjännityskestävyys, lyhyt käsittelyaika, ja suhteellisen alhaiset kustannukset. Cz-prosessin kautta kasvatettavalle piille on ominaista myös suhteellisen korkea happipitoisuus, joka voi auttaa epäpuhtauksien sisäistä takomista. Kiteen halkaisijan alan standardi on 75–210 mm, ja sen<100>kiteytyssuunnassa. Erittäin puhdas polysilicon (aurinkolaatuinen pii) materiaali ylimääräisiä dopants, yleisimmin boori (forP-tyyppinen doping) tai fosfori (esimerkiksiN-tyyppistä dopingia) käytetään prosessin raaka-aineena. Yksi kristalli pii siemen sijoitetaan pinnalle, kierretään ja vähitellen vetää ylöspäin. Tämä vetää sulan piin sulasta niin, että se voi jähmettyä siemenistä jatkuvaan yhteen kristalliin. Lämpötilaa ja vetonopeutta säädetään huolellisesti kristallin sijoiltaan siirtymisen poistamiseksi, mikä voi syntyä siemen-/sulatusshokin avulla. Nopeuden hallinta voi myös vaikuttaa kristallin halkaisijaan. Tyypilliset happi- ja hiilipitoisuudet ovat [O] - 5-10 × 1017Cm-3ja [C] - 5-10 × 1015Cm-3Vastaavasti. Koska liukoisuus vaihtelee hapen piissä (alkaen 1018Cm-3pii sulatuspiste useita suuruusluokkaa pienempi huoneenlämmössä), happi voi saostua. Happi, joka ei ole saostettu voi tulla sähköisesti aktiivisia vikoja, ja lisäksi lämpö luovuttajat hapesta voivat vaikuttaa aineen vastustuskykyyn. Vaihtoehtoisesti saostettu happi voi helpottaa epäpuhtauksien sisäistä getteringiä. Hapen interstitiaalinen muoto [OⅠ] boori-dopedP-silikonityyppi voi vaikuttaa vakavasti piin suorituskykyyn. Valaistuksen tai virran ruiskutuksen yhteydessä interstitiaalinen happi muodostaaboori-happivika tausta dopant, boori. Tämän tiedetään vähentävän valmiin aurinkokennon tehokkuutta jopa 10 % suhteellisella.
Toinen haitta standardin Cz prosessi on se, että dopant jakelu ei ole yhtenäinen pitkin valan, koska erottelukerroin boori (0,8) ja fosfori (0,3) eivät ole yhtenäisyyttä. Tämä johtaa suhteellisen alhaiseen dopant-pitoisuuteen, mikä on suurempi vastustuskyky, Cz:n vetämisprosessin alussa ja suurempi dopant-pitoisuus, mikä on pienempi resistiivisyys vetoprosessin loppupuolella. Fosforin suhteellisen alhaisen erotteluprosessin vuoksi tämä on pääasiassaN-tyyppinen mono-Si, joka johtaa laajaan resistiivisinäN-tyyppi äijät.
Cz prosessi ja myöhemmin valan ja kiekkojen leikkaus prosessi näkyy animaatio alla.
Toinen cz-prosessin muunnelma on jatkuva Cz-prosessi. Jatkuvassa Cz-prosessissa sulain lisätään uutta materiaalia valanvetoprosessin aikana. Tämä mahdollistaa huomattavasti matalampia upokkaa, vähentää vuorovaikutusta upokkaaseen seinät, ja voit myös hallita dopant pitoisuus sulaa ja näin ollen dopant pitoisuus valan voi olla vakio. Tämä voi siten johtaa paljon yhtenäisempiin harkkoihin resistiivinä, jotka ovat myös pidempiä, koska et enää rajoitu alkusulatilavuuteen. Jatkuvan Cz-menetelmän haittana on kuitenkin se, että epäpuhduudet, joiden erottelukerroin on alhainen, voidaan rakentaa sulassa, mikä johtaa korkeisiin pitoisuuksiin vetoprosessin loppuosassa.
CZ(Czochralski) Yksikiteinen pii aurinkokiekko
