İçeriğe atla

Monokristalin silikon

Silikon külçe

Monokristalin silikon (veya "tek kristalli Silisyum", "tek-kristal Si", "mono k-Si" veya sadece mono-Si) bugün hemen hemen her elektronik ekipmanda kullanılan mikroçipler için temel bir malzemedir. Monokristalin silikon fotovoltaikde, güneş hücrelerinde ışık emici madde olarak kullanılır.

Tek bir kristal silikon yapıda bulunur. Hücreleşmez, düzensiz ve boşluklu yapı oluşturmaz. Mono-Si sadece son derece saf silisyumdan imal edilir.Czochralski adı verilen, silisyumun saflaştırılması ve kristalleştirilmesi işlemiyle, silindir külçeler halinde üretilir. Bu silindirler daha sonra elmas kesicilerle birkaç yüz mikron kalınlığında kesilir.[1]

Monokristalin silikon, silikon çağının en önemli materyallerindendir. Çünkü, günümüzde, elektronik aletlerin ve bilişim sektörünün gelişimi, bu maddenin uygun maliyetlerle üretimine bağlıdır.[2]

Monokristalin silikon, diğer allotropları olan düzensiz yapıdaki amorf silikon ve güneş pillerinde kullanılan polikristalin silikondan farklıdır.

Elektronikte mono-Si

Monokristalin silikon yarı iletken malzeme üretiminde kullanılır. Monokristalin silikonun; içerdiği hücreleşme miktarı, süreksizlik, mikro kusurlar, yabancı madde, kristalografik kusurlar gibi etkenler malzemenin elektronik özelliklerini önemli ölçüde etkiler. Kusursuz monokristalin olmadan transistör tabanlı devreleri üretmek imkânsız olurdu. Bu nedenle elektronik sanayi, tesislerde büyük tek kristalli silikon üretmek için yatırımlar yapar.

Güneş hücrelerinde mono-Si

tek kristal silikon waferden yapılmış bir güneş pili

Monokristalin silikon yüksek verimli güneş pili üretiminde kullanılmaktadır. Güneş panellerinde kullanılan monokristalin silikon, mikro elektronikte kullanılanlara göre daha az kusursuzdur.

Pazar payı

2013 yılında, monokristal fotovoltaik güneş paneli piyasanın %36'sına sahiptir ve 12.600 mW güce denk gelir.[3] Daha ucuz olan polikristalin silikon güneş panellerinden sonra ikinci sırada gelir.[4]

Verimlilik

Mono-Si hücrelerinin laboratuvar verimliliği %25 ile tüm ticari güneş paneli sektöründe en yüksektir.(polisilikon hücreler (%20.4), CIGS hücreleri (%19.8), CdTe hücreleri (%19.6) ve a-Si cells (%13.4))[5]

Galeri

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ "Arşivlenmiş kopya". 8 Eylül 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Eylül 2014. 
  2. ^ W.Heywang, K.H.Zaininger, Silicon: the semiconductor material 6 Ağustos 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., in Silicon: evolution and future of a technology, P.Siffert, E.F.Krimmel eds., Springer Verlag, 2004.
  3. ^ Photovoltaics Report, Fraunhofer ISE, July 28, 2014 9 Ağustos 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., pages 18,19
  4. ^ S.R.Wenham, M.A.Green, M.E.Watt., R.Corkish, Applied Photovoltaics 1 Ocak 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Earthscan, 2007, Chapt. 2
  5. ^ Photovoltaics Report, Fraunhofer ISE, July 28, 2014 9 Ağustos 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., pages 24, 25

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Silisyum</span> sembolü Si, atom numarası 14 olan element

Silisyum, yeryüzünde en çok bulunan elementlerden biridir. Atom numarası 14'tür. "Si" simgesi ile gösterilir. Oda sıcaklığında katı hâldedir. Yarı iletken özelliğe sahip oluşu ve doğada, ormanlarda, doğal yaşam alanlarında çok bulunması, transistör, diyot ve elektronik hafızalarda kullanılabilmesinin pratik ve hızlı oluşu, entegre devrelerin ve bilgisayarların silisyum teknolojisi ile inşa edilmesini sağlamıştır. "Silikon Vadisi" ismi, silisyumun bilgisayar teknolojilerindeki bu yaygın kullanımından gelmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Silikon</span>

Silikon veya polisiloksan, siloksanlardan (−R2Si−O−SiR2−, burada R = organik grup) oluşan bir polimerdir. Bunlar genellikle renksiz yağlar veya kauçuk benzeri maddelerdir. Silikonlar, dolgu macunlarında, yapıştırıcılarda, yağlayıcılarda, tıpta, pişirme kaplarında, ısı ve elektrik yalıtımında kullanılır. Bazı yaygın biçimler arasında silikon yağı, silikon gresi, silikon kauçuk, silikon reçine ve silikon kalafat bulunur.

<span class="mw-page-title-main">Kristal</span>

Kristal, billur ya da kesme cam, kimyadaki katı haldeki bir elementin veya bileşiğin, molekül, atom veya iyon yığınlarının (paketinin) kesin geometrik bir yapı göstermesidir.

<span class="mw-page-title-main">Güneş paneli</span> enerji kaynağı

Güneş paneli, fotovoltaik (PV) hücreler üzerinden güneş ışığını elektriğe dönüştüren bir cihazdır. PV hücreleri, ışığa maruz kaldıklarında devre boyunca akarak çeşitli cihazları çalıştırmak veya pillerde saklanmak üzere doğru akım (DC) elektrik üretir. Güneş panelleri aynı zamanda güneş pili panelleri, güneş elektrik panelleri veya PV modülleri olarak da bilinir.

<span class="mw-page-title-main">Güneş pili</span>

Güneş pili, Güneş Hücresi, Güneş Gözesi veya fotovoltaik hücre, fiziksel ve kimyasal bir fenomen olan fotovoltaik etki ile ışığın enerjisini doğrudan elektriğe dönüştüren elektrikli bir araçtır. Akım, voltaj veya direnç gibi elektriksel özellikleri ışığa maruz kaldığında değişen bir araç olarak tanımlanabilen bir fotoelektrik hücre formudur. Güneş hücreleri, genellikle halk arasında güneş panelleri ya da modülleri olarak bilinen fotovoltaik cihazların elektriksel yapı taşlarıdır. Genel olarak tek bağlantılı silisyum güneş hücresi, yaklaşık 0,5 ila 0,7 voltluk bir maksimum açık devre gerilimi üretebilir.

<span class="mw-page-title-main">Güneş enerjisi</span> Güneşten gelen, çeşitli teknolojilerde kullanılan parlak ışık ve ısı

Güneş enerjisi, kaynağı Güneş olan ısı ve parlak ışıktır. Güneş'in çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışınım enerjisidir. Güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi füzyon sürecinden kaynaklanır. Güneş'in yüzeyinde güneş radyasyonunun yoğunluğu yaklaşık 6,33 x 107 W/m2dir. Dünya atmosferinin dışında Güneş ışınımının şiddeti, aşağı yukarı sabit ve 1370 W/m2 (Watt/m2) değerindedir; ancak yeryüzünde 0-1100 W/m2 değerleri arasında değişim gösterir. Bu enerjinin Dünya'ya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970'lerden sonra hız kazanmış, Güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, Güneş enerjisi çevresel olarak temiz bir birincil enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir.

<span class="mw-page-title-main">MOSFET</span> Elektronik devre bileşeni

Metal oksit yarı iletken alan etkili transistör bir tür alan etkili transistör (FET)’dür ve daha çok silisyum'un kontrollü oksitlenmesi ile üretilir. Voltajı cihazın iletkenliğini belirleyen yalıtımlı bir kapısı vardır. Uygulanan voltaj miktarıyla iletkenliği değiştirme özelliği, elektronik sinyal’lerin güçlendirilmesi veya değiştirilmesi için kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Fotovoltaik</span> Güneşten elektrik elde etme yöntemi

Fotovoltaik, güneş hücreleri ya da güneş panelleri sayesinde Güneş'ten elektrik elde etme yöntemidir. Fotovoltaik aynı zamanda bu konuda yapılan çalışmalara verilen genel bir addır.

<span class="mw-page-title-main">Fotodiyot</span> p-n bağlantısına dayalı fotodetektör türü

Fotodiyot, görünür ışık, kızılötesi veya ultraviyole radyasyon, X ışınları ve gama ışınları gibi foton radyasyonuna duyarlı bir yarı iletken diyottur. Fotodiyot, fotonları emdiğinde akım veya voltaj Fotovoltaikleri üreten bir PN yarı iletken malzemedir.Semiconductor Optoelectronics .

<span class="mw-page-title-main">Güneş lambası</span> Güneşten gelen enerjiyi elektrik enerjisine, elektrik enerjisini de ışık enerjisine dönüştüren cihazlardır

Güneş lambaları, Güneş'ten gelen enerjiyi elektrik enerjisine, elektrik enerjisini de ışık enerjisine dönüştüren cihazlardır. Trafikte şehir elektriğinden ve kablolardan tasarruf etmek için kullanılan bir yöntemdir. Led lambalarda enerjinin neredeyse tamamını görünebilir ışığa çevirebilir. Ampullü trafik lambaları ise enerjinin sadece % 20'lik bir kısmını görünebilir ışığa çevirebilir. Bazı lambalar sadece ışık geldiği zaman çalışmakta; bataryalı ampuller ise sabah depoladığı enerjiyi gece de kullanabilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Polikristalin silikon</span>

Polikristalin silikon küçük kristaller olarak da bilinen, kristalitten oluşan bir silikon malzemedir. Polikristalin silikon fotovoltaik güneş hücrelerinin üretiminde önde gelen malzeme olarak kullanılır. Monokristalin silikon ve amorf silikondan farklıdır.

<span class="mw-page-title-main">Wafer</span>

Wafer, bir hammaddenin, disk(yuvarlak) bir plaka şeklinde hazırlanmış halidir. Silikon temelli waferlar başlangıçta saflaştırılmış bir substrattan çekilmiş bir silindirdir. Saflaştırılmış silikon substratın içine daldırılan bir çubuğun etrafında oluşan silindir daha sonra çok ince diskler halinde kesilir; bir nevi dilimlenir. İşte bu dilimler, disk şeklinde waferı oluşturur.

Fotovoltaik sistem veya PV sistem, güneş enerjisini kullanılabilir enerjiye çeviren sistemdir. PV sistem, birçok bileşenlerin bir araya getirilmesi ile oluşturulur ve güneş panelleriyle güneş ışığını soğurup elektriğe çevirir. Güneş çeviricisi elektriksel akımı doğru akımdan alternatif akıma doğru değiştirmektedir. Bunun gibi birleştirme, kablolama ve diğer elektriksel aletlerin kurulumu çalışan bir sistem oluşturmaktadır. Ayrıca bu sistem güneş takip sistemi ile kendisinin genel performansını artırabilir ve gömülü pil çözümünü de içinde barındırabilir.

Solar mikro çevirici veya kısaca mikro çevirici, fotovoltaiklerde kullanılan doğru akımı tek bir güneş modülünde alternatif akıma çevirmeye yarayan bir cihazdır. Birçok mikro çevirici çıkışı elektrik şebekesiyle beslenmektedir ve bunlarla kombin edilmişlerdir. Mikro çeviriciler merkezi güneş çeviricileriyle ve bilinen tellerle farklılık göstermektedirler. Bunlar fotovoltaik sistemlerin güneş modülleriyle bağlantılıdırlar.

TFT LCD adreslenebilirlik ve kontrast gibi görüntü kalitesini artırmak için ince tabakalı transistör (TFT) teknolojisini kullanan sıvı kristal ekranın (LCD) bir varyantıdır. Bir TFT LCD, pasif matris LCD'lerin aksine bir aktif matris LCD'dir veya birkaç segmentli basit, doğrudan yönlendirmeli LCD'lerdir. Esas türlerine IPS LCD, kıvrımlı nematik alan etkisi, AFFS, MVA, PVA, ASV, ASV, DTP dahildir. Üreticileri ise S-LCD, Panasonic, AU Optronics, Samsung, Sharp Corporation, Hitachi ve birçok otomobil üreticileridir.

<span class="mw-page-title-main">Tokyo Electron</span>

Tokyo Electron Limited (TEL) (Japonca: 東京エレクトロン株式会社 Tokyo Erekutoron Kabushiki-gaisha), Japonya merkezli bir elektronik şirketidir. Şirket, 11 Kasım 1963 tarihinde Tokyo Electron Laboratories, Inc. adıyla kurulmuş olup entegre devreler (IC), düz panel ekranlar (FPD) ve fotovoltaik hücreler (PV) imal etmek için bir ekipman tedarikçisi olarak bilinmektedir. Şirketin merkezi Tokyo'nun Minato semtinde bulunan Akasaka Biz Tower'da yer almaktadır.

Şablon:KristalleştirmeCzochralski yöntemi, ayrıca Czochralski tekniği veya Czochralski işlemi, yarı iletkenlerin tek kristallerini, metalleri, tuzları ve sentetik değerli taşları elde etmek için kullanılan bir kristal büyütme yöntemidir. Metoda, 1915 yılında metallerin kristalleşme oranlarını araştırırken icat eden Polonyalı bilim adamı Jan Czochralski'nin adı verilmiştir. Czochralski ilgili keşfi tesadüfen yapmıştır: Kalemini mürekkep haznesine daldırmak yerine erimiş kalaya daldırmış ve kağıda daha sonra tek bir kristal olduğunu anladığı kalay bir filaman çekmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Güneş Hücresi Verimliliği</span>

Güneş hücresi verimliliği, enerjinin güneş ışığı şeklindeki kısmınıngüneş hücresi tarafından fotovoltaik cihazlar yoluyla elektriğe dönüştürülebilen kısmını ifade eder.

<span class="mw-page-title-main">Amorf silisyum</span>

Amorf silisyum (a-Si), güneş pilleri ve LCD‘lerdeki ince-film transistörlerde kullanılan, silisyumun kristal olmayan halidir.

<span class="mw-page-title-main">Güneş enerjili sokak lambası</span> güneş panelleriyle çalışan yükseltilmiş ışık kaynakları

Güneş enerjili sokak lambaları, genellikle aydınlatma yapısına veya direğe takılan güneş paneli ile çalışan yükseltilmiş ışık kaynaklarıdır. Güneş paneli, gece boyunca floresan veya LED lambayı yakan şarjlı bir aküyü doldurur.