Recristalización óptica de cintas de silicio nanocristalino
Autores: Serra, Filipe; Costa, Ivo; Silva, José A.; Serra, João M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Silicio
Cintas
SDS
CVD
ZMR
Multicristalino
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
El sustrato de silicio sobre polvo (SDS) es un proceso de gas a oblea que produce cintas de silicio multicristalino directamente a partir de materia prima gaseosa (silano), evitando los pasos estándar de la industria de deposición de polisilicio, crecimiento de cristales y corte de obleas. La técnica SDS consiste en tres pasos principales: (i) producción de polvo de silicio de tamaño micrométrico mediante la molienda de trozos de silicio; (ii) deposición química de vapor (CVD) de silicio sobre este sustrato de polvo de silicio; y (iii) recristalización por fusión en zona (ZMR) de la pre-cinta nanocristalina obtenida en el paso de CVD. Se produjeron varias muestras mediante esta técnica. Durante la CVD, se cultivaron pre-cintas nanocristalinas mecánicamente auto-sostenidas sobre sustratos de polvo de silicio, con tasas de crecimiento del orden de 50 um/min. El rendimiento del proceso ZMR se ve sustancialmente afectado por las características físicas de la pre-cinta. Las mejores y más grandes recristalizaciones se lograron en pre-cintas cultivadas sobre sustratos de polvo con tamaños de partículas más pequeños, que también tienen menores ratios de incorporación de polvo en el sustrato. Se produjeron con éxito cintas de silicio multicristalino con áreas cristalinas de hasta 2 x 4 cm2. Estas áreas presentan un crecimiento cristalino columnar visible con longitudes de cristal de hasta 1 cm. La resistividad medida de las cintas SDS confirmó el alto contenido de polvo del material resultante. Se demostró la capacidad de producir células solares en cintas de silicio multicristalino SDS.
Descripción
El sustrato de silicio sobre polvo (SDS) es un proceso de gas a oblea que produce cintas de silicio multicristalino directamente a partir de materia prima gaseosa (silano), evitando los pasos estándar de la industria de deposición de polisilicio, crecimiento de cristales y corte de obleas. La técnica SDS consiste en tres pasos principales: (i) producción de polvo de silicio de tamaño micrométrico mediante la molienda de trozos de silicio; (ii) deposición química de vapor (CVD) de silicio sobre este sustrato de polvo de silicio; y (iii) recristalización por fusión en zona (ZMR) de la pre-cinta nanocristalina obtenida en el paso de CVD. Se produjeron varias muestras mediante esta técnica. Durante la CVD, se cultivaron pre-cintas nanocristalinas mecánicamente auto-sostenidas sobre sustratos de polvo de silicio, con tasas de crecimiento del orden de 50 um/min. El rendimiento del proceso ZMR se ve sustancialmente afectado por las características físicas de la pre-cinta. Las mejores y más grandes recristalizaciones se lograron en pre-cintas cultivadas sobre sustratos de polvo con tamaños de partículas más pequeños, que también tienen menores ratios de incorporación de polvo en el sustrato. Se produjeron con éxito cintas de silicio multicristalino con áreas cristalinas de hasta 2 x 4 cm2. Estas áreas presentan un crecimiento cristalino columnar visible con longitudes de cristal de hasta 1 cm. La resistividad medida de las cintas SDS confirmó el alto contenido de polvo del material resultante. Se demostró la capacidad de producir células solares en cintas de silicio multicristalino SDS.