Monokristalliline räni vs polükristalliline räni

Ühekristalliline ränija polükristallilisel ränil on igaühel oma ainulaadsed eelised ja rakendatavad stsenaariumid. Ühekristalliline räni sobib oma suurepäraste elektriliste ja mehaaniliste omaduste tõttu suure jõudlusega elektroonikatoodete ja mikroelektroonika jaoks. Polükristalliline räni aga domineerib päikesepatareide valdkonnas oma madala hinna ja hea fotoelektrilise muundamise efektiivsuse tõttu.

Ühekristalliline räni

Ühekristallilise räni struktuuriomadused:Ühekristalliline ränion väga järjestatud kristallstruktuuriga ja räni aatomid on vastavalt teemantvõrele järjestatud pidevas võres. See struktuur tagab monokristallilise räni suurepärase elektronide edastamise ja fotoelektrilise muundamise efektiivsuse. Ühekristallilises ränis põhjustab aatomi paigutuse järjepidevus makroskoopilisel skaalal terade piiride puudumist, mis on pooljuhtseadmete jõudluse seisukohalt ülioluline.

Tootmisprotsessmonokristalliline räni: monokristalli räni tootmine toimub tavaliselt Czochralski protsessi või ujuvtsooni protsessi abil. Czochralski protsess hõlmab sula räni aeglaselt tõmbamist läbi idukristalli, et moodustada üksikkristall. Float Zone protsess on monokristallilise räni valmistamine kohaliku sulatamise ja ümberkristallimise teel. Need meetodid nõuavad ülitäpseid seadmeid ja protsessi juhtimist, et tagada monokristallilise räni kvaliteet ja jõudlus.

Monokristalliline ränisellel on kõrge elektronide liikuvus ja juhtivus, seetõttu kasutatakse seda laialdaselt elektroonikaseadmetes ja integraallülitustes. Monokristallilise räni fotoelektrilise muundamise efektiivsus on samuti kõrge, mistõttu on see päikesepatareide jaoks oluline materjal.

Monokristallilist räni kasutatakse peamiselt tipptasemel pooljuhtseadmetes, integraallülitustes, laserites ja muudes kõrge jõudlusnõuetega valdkondades. Selle suurepärased elektroonilised omadused võimaldavad täita kiirete ja ülitäpse elektroonikaseadmete vajadusi.

Polükristalliline räni

Polükristallilise räni struktuurilised omadused: polükristalliline räni koosneb paljudest väikestest kristallidest (teradest) ning nende terade kristallide orientatsioonis ja suuruses on teatud erinevusi. Polükristallilise räni võrestruktuur on suhteliselt räpane ja mitte nii korras kui ühekristallilisel ränil. Sellest hoolimata mängib polükristalliline räni mõnes rakenduses endiselt olulist rolli.

Polükristallilise räni tootmisprotsess: polükristallilise räni valmistamine on suhteliselt lihtne. Räni toorained sadestatakse tavaliselt substraadile keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) või Siemensi meetodil polükristallilise räni õhukese kile või puistematerjali moodustamiseks. Nendel meetoditel on madalamad tootmiskulud ja kiiremad tootmisprotsessid kui ühekristallilisel ränil.

Tänu polükristallilisele struktuurile on polükristallilise räni elektrilised omadused pisut madalamad kui ühekristallilisel ränil, peamiselt seetõttu, et tera piiridel tekivad kandjate hajutamiskeskused. Polükristallilise räni fotoelektrilise muundamise efektiivsus on tavaliselt madalam kui ühekristallilisel ränil, kuid tänu oma kulueelisele on seda laialdaselt kasutatud päikesepatareide valdkonnas.

Polükristallilist räni kasutatakse peamiselt päikesepaneelides, fotogalvaanilises elektritootmises ja muudes valdkondades. Kuigi selle efektiivsus on suhteliselt madal, muudab selle kulueelis polüräni oluliseks osaks suuremahulises päikeseenergia tootmises.