O silício policristalino é um material feito de cristal de silício desalinhado (policristalino). Ocupa uma posição intermediária entre o silício amorfo, em que não há ordem de longo alcance, e o silício monocristalino.
O silício policristalino tem um nível de impureza de 1 parte por bilhão ou menos.
Para que serve o silício policristálico?
O silício policristalino é usado principalmente na indústria eletrônica e na energia solar fotovoltaica.
1. Energia fotovoltaica
Este tipo de material é muito importante para a fabricação de células fotovoltaicas e energia solar em geral.
O silício policristalino também é usado em aplicações específicas, como painéis fotovoltaicos. Existem basicamente dois tipos de painéis fotovoltaicos que podem ser de silício monocristalino ou policristalino.
Os painéis solares policristalinos usam células de silício policristalino. Por outro lado, os painéis solares monocristalinos usam células de silício monocristalino. A escolha de um ou outro tipo de painel vai depender da performance que se pretende obter e do orçamento.
2. Eletrônica
Este material possui características metálicas discretas. Freqüentemente, ele substitui o alumínio para a produção de peças de metal em dispositivos eletrônicos semicondutores devido à resistência mecânica aprimorada do processo de produção do circuito integrado.
Também é usado para fazer condensadores em um ambiente integrado: as placas de metal são feitas de polissilício, enquanto o óxido de silício faz o dielétrico interposto entre as placas.
Na eletrônica, pode ser obtido com técnicas menos sofisticadas e menos caras do que as exigidas para a deposição de silício. O silício policristalino também pode ser obtido durante os processos de fabricação de silício.
Painéis fotovoltaicos policristalinos
As células policristalinas têm uma eficiência que varia de 12 a 21%.
Essas células solares são fabricadas a partir da reciclagem de componentes eletrônicos descartados, ou seja, os chamados "restos de silício", que são refundidos para obter uma composição cristalina compacta.
Esses resíduos de silício são fundidos dentro de um cadinho para criar um composto homogêneo que é então resfriado de forma a gerar uma cristalização que se desenvolve verticalmente.
Em seguida, obtém-se um pão de aproximadamente 150-200 kg, que é cortado verticalmente em lingotes paralelepípedos. Com outro corte, desta vez horizontal, são obtidos cortes de espessura semelhante a wafers de cristal único. Também neste caso, os wafers são limpos com uma conexão de soda, e posteriormente dopados com fósforo para a realização das junções PN.
Como o silício policristalino é produzido?
A maior parte do silício policristalino do mundo é produzida na forma de barras cilíndricas cinzentas com uma superfície dendrítica rugosa. Em geral, as hastes são divididas em fragmentos, que são acondicionados em sacos limpos de polietileno grosso (5-10 kg).
Hastes fragmentadas têm o formato de uma concha, semelhantes às dobras de materiais amorfos. O corte de uma haste de polissilício é geralmente estudado por meio do controle da qualidade do silício produzido e da análise do andamento do processo tecnológico.
No centro da barra está uma "semente" mono ou polissilício. Anteriormente, as sementes eram obtidas puxando da atmosfera de polissilício de grau eletrônico.
A pureza e a resistividade elétrica da semente têm uma influência decisiva na pureza da haste policristalina final.
Da semente perpendicular à geratriz, brotam cristalitos compactos em forma de agulhas curtas, com seção transversal inferior a 1 mm. Com uma alta taxa de sedimentação, os grãos de polissilício geralmente começam a crescer dendriticamente. Durante o processo, os dendritos podem até formar crostas escamosas.
Qualidade do silício policristalino
A qualidade e a pureza deste polissilício são geralmente inferiores.
A produção em leito fluidizado é mais vantajosa devido às ordens de grandeza de maior deposição superficial e, conseqüentemente, ao consumo mais completo da mistura de reação.
Por outro lado, o referido silício contém uma certa quantidade de material amorfo e partículas finas do revestimento do reator.
Em geral, o silício granular possui um grau de pureza significativamente menor do que o silício obtido por deposição em barras fixas. É usado com mais frequência para a produção menos exigente de vidro de qualidade solar, ou seja, para construir painéis solares policristalinos.
