Величина потребляемой мощности

В Украине, в том числе в г. Запорожье в настоящее время происходит возрождение производства монокристаллического кремния различных марок, в частности - для солнечной энергетики. Анализ состояния и тенденций развития солнечной полупроводниковой энергетики показывает, что кремний остаётся на видимую перспективу основным материалом для преобразователей солнечной энергии в электрическую. В настоящее время более половины мирового выпуска солнечных элементов приходится на преобразователи, изготавливаемые на основе пластин монокристаллического кремния. Монокристаллы кремния для этих целей выращивают по методу Чохральского.

Основным фактором, сдерживающим рост применения солнечных преобразователей, является высокая стоимость монокристаллического кремния. Снижение энергозатрат и повышение производительности процесса выращивания монокристаллов кремния для преобразователей солнечной энергии являются важнейшими условиями существенного снижения стоимости установленной мощности солнечных модулей.

Величина потребляемой мощности и производительность процесса выращивания тесно связаны с физическими основами метода Чохральского. В этом методе монокристаллическую затравку приводят в контакт с расплавом кремния и после начала кристаллизации начинают вытягивать её из расплава вверх вместе с растущим на ней монокристаллом. Регулируя скорость выращивания затравки и температуру расплава, можно управлять величиной диаметра выращиваемого кристалла. В установках для выращивания монокристаллов типа Редмет-30 и подобных им максимально допустимое значение скорости выращивания монокристалла из расплава Vmax прямо пропорционально величине температурного градиента в растущем кристалле в направлении его выращивания.

Однако в реальных условиях величина максимально допустимой скорости выращивания монокристала значительно ниже теоретической величины. Одной из причин этого является паразитная кристаллизация переохлаждённого поверхностного слоя расплава кремния на стенках тигля. Для предотвращения паразитной кристаллизации повышают температуру расплава, что уменьшает скорость кристаллизации, а следовательно, и скорость выращивания монокристалла из расплава.