Polycrystalline Silicon

1/27/2017

Polycrystalline silicon ­ Wikipedia

Polycrystalline silicon From Wikipedia, the free encyclopedia

Polycrystalline silicon, also called polysilicon or poly­Si, is a high purity, polycrystalline form of silicon, used as a raw material by the solar photovoltaic and electronics industry. Polysilicon is produced from metallurgical grade silicon by a chemical purification process, called Siemens process. This process involves distillation of volatile silicon compounds, and their decomposition into silicon at high temperatures. An emerging, alternative process of refinement uses a fluidized bed reactor. The photovoltaic industry also produces upgraded metallurgical­grade silicon (UMG­Si), using metallurgical instead of chemical purification processes. When produced for the electronics industry, polysilicon contains impurity levels of Left side: solar cells made of multicrystalline silicon less than one part per billion (ppb), while polycrystalline solar Right side: polysilicon rod (top) and chunks grade silicon (SoG­Si) is generally less pure. A few companies (bottom) from China, Germany, Japan, Korea and the United States, such as GCL­Poly, Wacker Chemie, OCI, and Hemlock Semiconductor, as well as the Norwegian headquartered REC, accounted for most of the worldwide production of about 230,000 tonnes in 2013.[1] The polysilicon feedstock – large rods, usually broken into chunks of specific sizes and packaged in clean rooms before shipment – is directly cast into multicrystalline ingots or submitted to a recrystallization process to grow single crystal boules. The products are then sliced into thin silicon wafers and used for the production of solar cells, integrated circuits and other semiconductor devices. Polysilicon consists of small crystals, also known as crystallites, giving the material its typical metal flake effect. While polysilicon and multisilicon are often used as synonyms, multicrystalline usually refers to crystalls larger than 1 mm. Multicrystalline solar cells are the most common type of solar cells in the fast­growing PV market and consume most of the worldwide produced polysilicon. About 5 tons of polysilicon is required to manufacture 1 megawatt (MW) of conventional solar modules.[2] Polysilicon is distinct from monocrystalline silicon and amorphous silicon.

Contents 1 Polycrystalline vs monocrystalline silicon 2 Polycrystalline silicon components 2.1 Feedstock for PV industry 3 Deposition methods 4 Upgraded metallurgical­grade silicon 5 Potential for use of polycrystalline silicon 6 Novel ideas for polycrystalline silicon 7 Manufacturers 7.1 Capacity 7.2 Price 7.2.1 Dumping 7.2.2 Waste 8 See also https://en.wikipedia.org/wiki/Polycrystalline_silicon

1/9

1/27/2017

Polycrystalline silicon ­ Wikipedia

8 See also 9 References 10 External links

Polycrystalline vs monocrystalline silicon In single crystal silicon, also known as monocrystalline silicon, the crystalline framework is homogenous, which can be recognized by an even external colouring.[3] The entire sample is one single, continuous and unbroken crystal as its structure contains no grain boundaries. Large single crystals are rare in nature and can also be difficult to produce in the laboratory (see also recrystallisation). In contrast, in an amorphous structure the order in atomic positions is limited to short range. Polycrystalline and paracrystalline phases are composed of a number of Comparing polycrystalline (left) to smaller crystals or crystallites. Polycrystalline silicon (or semi­crystalline monocrystalline (right) solar cells silicon, polysilicon, poly­Si, or simply "poly") is a material consisting of multiple small silicon crystals. Polycrystalline cells can be recognized by a visible grain, a "metal flake effect". Semiconductor grade (also solar grade) polycrystalline silicon is converted to "single crystal" silicon – meaning that the randomly associated crystallites of silicon in "polycrystalline silicon" are converted to a large "single" crystal. Single crystal silicon is used to manufacture most Si­based microelectronic devices. Polycrystalline silicon can be as much as 99.9999% pure.[4] Ultra­pure poly is used in the semiconductor industry, starting from poly rods that are two to three meters in length. In microelectronic industry (semiconductor industry), poly is used both at the macro­scale and micro­scale (component) level. Single crystals are grown using the Czochralski process, float­zone and Bridgman techniques.

Polycrystalline silicon components At the component level, polysilicon has long been used as the conducting gate material in MOSFET and CMOS processing technologies. For these technologies it is deposited using low­pressure chemical­vapour deposition (LPCVD) reactors at high temperatures and is usually heavily doped n­type or p­type. More recently, intrinsic and doped polysilicon is being used in large­area electronics as the active and/or doped layers in thin­film transistors. Although it can be deposited by LPCVD, plasma­enhanced chemical vapour deposition (PECVD), or solid­phase crystallization of amorphous silicon in certain processing regimes, these processes still require relatively high temperatures of at least 300 °C. These temperatures make deposition of polysilicon possible for glass substrates but not for plastic substrates. The deposition of polycrystalline silicon on plastic substrates is motivated by the desire to be able to manufacture digital displays on flexible screens. A rod of semiconductor­grade Therefore, a relatively new technique called laser crystallization has been polysilicon. devised to crystallize a precursor amorphous silicon (a­Si) material on a plastic substrate without melting or damaging the plastic. Short, high­ intensity ultraviolet laser pulses are used to heat the deposited a­Si material to above the melting point of silicon, without melting the entire substrate. https://en.wikipedia.org/wiki/Polycrystalline_silicon

2/9