El silici policristal·lí és un material compost per múltiples vidres de silici desalineats. Actua com a intermediari entre el silici amorf, que no té ordre de llarg abast, i el silici monocristal·lí, que té una estructura cristal·lina contínua.
El silici policristal·lí té un nivell d'impureses de 1 part per mil milions o menys, cosa que el fa adequat per a aplicacions d'alta tecnologia.
Propietats de les cèl·lules de silici policristal·lí
Les cèl·lules de silici policristal·lí presenten característiques distintives que influeixen en la seva eficiència, durabilitat i rendiment general:
- Eficiència : Normalment oscil·la entre el 12% i el 21% , inferior a la de les cèl·lules monocristal·lines, però suficient per a la majoria de les aplicacions.
- Procés de fabricació : Es fabrica fonent trossos de silici, refredant-los per formar una estructura cristal·lina i tallant-los en hòsties.
- Aspecte : Es reconeixen pel seu to blavós i la seva estructura granulada i multicristal·lina, que els diferencia de l'aspecte negre uniforme de les cèl·lules monocristal·lines.
- Rendibilitat : és menys costós de produir que les cèl·lules de silici monocristal·lí a causa de tècniques de fabricació més simples.
- Sensibilitat a la temperatura : Lleugerament més sensible a les variacions de temperatura, cosa que pot provocar petites pèrdues d'eficiència sota altes temperatures.
- Durabilitat : Vida útil comparable a la dels panells monocristal·lins, sovint superior als 25 anys , la qual cosa els converteix en una opció fiable per a aplicacions d'energia solar.
Aplicacions del silici policristal·lí
1. Energia fotovoltaica
El silici policristal·lí exerceix un paper crucial en la producció d'energia solar, particularment en la fabricació de cèl·lules fotovoltaiques (PV).
Hi ha dos tipus principals de panells fotovoltaics:
- Panells monocristal·lins : fabricats amb silici monocristal·lí, el que ofereix una major eficiència.
- Panells policristal·lins : fabricats amb silici policristal·lí, que és més rendible però lleugerament menys eficient.
L'elecció entre panells monocristal·lins i policristal·lins depèn dels requisits de rendiment i consideracions pressupostàries.
2. Electrònica
El silici policristal·lí presenta propietats metàl·liques moderades, cosa que li permet reemplaçar l'alumini en components semiconductors. S'utilitza àmpliament en circuits integrats degut a la seva resistència mecànica i estabilitat.
Als condensadors integrats, el silici policristal·lí forma les plaques conductores, mentre que l'òxid de silici actua com a dielèctric. En comparació amb el silici d'alta puresa que s'utilitza a l'electrònica avançada, el silici policristal·lí es pot produir utilitzant tècniques més senzilles i rendibles.
Panells fotovoltaics policristal·lins
Les cèl·lules solars policristal·lines tenen un rang d'eficiència entre el 12% i el 21%. Solen produir-se reciclant components electrònics rebutjats (coneguts com a "restes de silici") que es tornen a fondre per crear una estructura cristal·lina uniforme.
El procés de fabricació implica la fusió de residus de silici en un gresol, el refredament per promoure la cristal·lització vertical i la formació d'un bloc de silici (normalment de 150 a 200 kg). A continuació, aquest bloc es talla en lingots i, al seu torn, en hòsties primes similars a les que s'utilitzen a les cèl·lules solars monocristal·lines. Les hòsties es netegen amb una solució de soda i es dopen amb fòsfor per formar unions PN, essencials per a la conversió de l'energia solar.
Com es produeix el silici policristal·lí?
La major part del silici policristal·lí es fabrica en forma de barres cilíndriques grises amb una superfície dendrítica rugosa. Aquestes barres es trenquen en fragments i s'envasen en bosses de polietilè per distribuir-les.
El procés de producció normalment implica:
- Sembra : s'introdueix una llavor de silici mono o policristal·lí per iniciar el creixement del vidre.
- Cristal·lització – A partir de la llavor es desenvolupen cristalls compactes, que s'assemblen a agulles curtes.
- Creixement dendrític : sota altes taxes de sedimentació, poden formar-se estructures dendrítiques que afectin la qualitat del material final.
La puresa de la llavor afecta significativament la resistivitat elèctrica i la qualitat general de la vareta de silici policristal·lí.
Silici policristal·lí i eficiència de conversió
El silici policristal·lí generalment té menor puresa i eficiència que el silici monocristal·lí. No obstant això, la seva producció en reactors de llit fluïditzat ofereix avantatges, com ara una major deposició superficial i un millor aprofitament de les matèries primeres.
Tot i aquests beneficis, el silici granular produït així sovint conté material amorf i partícules fines del revestiment del reactor. Com a resultat, s'utilitza principalment per fabricar vidre de grau solar i panells solars policristal·lins, on la puresa ultraalta és menys crítica.