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Silicio Monocristalino

La mayoría de las células solares de silicio se fabrican a partir de obleas de silicio, que pueden ser monocristalinas o multicristalinas. Las obleas monocristalinas suelen tener mejores parámetros como material pero también son más caras. El silicio cristalino tiene una estructura cristalina ordenada, con cada átomo situado idealmente en una posición predeterminada. El silicio cristalino presenta un comportamiento predecible y uniforme, pero debido a los cuidadosos y lentos procesos de fabricación requeridos, también es el tipo de silicio más caro.

La disposición regular de los átomos de silicio en el silicio monocristalino produce una estructura de banda bien definida. Cada átomo de silicio tiene cuatro electrones en la capa externa. Se comparten pares de electrones de átomos vecinos por lo que cada átomo comparte cuatro enlaces con los átomos vecinos.

El silicio monocristalino se desarrolla habitualmente como un gran lingote cilíndrico que produce células solares circulares o semi-cuadradas. La celda semi-cuadrada comienza siendo circular pero los bordes son cortados de modo que las células puedan ser más eficientemente empaquetadas en un módulo rectangular.

Orientation and Doping

En el material de silicio monocristalino, la orientación del cristal se define mediante los índices de Miller. Se observa un plano de cristal particular usando paréntesis de la forma (100). El silicio tiene una estructura cúbica simétrica y así (100), (010) etc. son planos equivalentes y se refieren colectivamente usando llaves como {100}. De forma similar, las direcciones de cristales se definen usando corchetes, p.e. [100] y referidos colectivamente usando corchetes triangulares, <100>.

En las células solares, la orientación preferida es <100>, ya que ésta puede ser fácilmente texturizada para producir pirámides que reducen la reflectividad superficial. Sin embargo, algunos procesos de crecimiento de cristales tales como la red dendrítica <111> producen material con otras orientaciones.

Para indicar las direcciones de cristal, las obleas monocristales tienen a menudo planos para indicar la orientación de la oblea y el dopado. El estándar más común es el estándar SEMI:

  1. Si la superficie plana menor está a 180 ° de la mayor, la oblea es tipo-n <100>
  2. Si la superficie plana menor está a 90 ° a la izquierda o derecha, la oblea es tipo-p <100>.
  3. Si la superficie plana menor está a 45 ° hacia arriba a la izquierda o derecha, la oblea es de tipo-n <111>
  4. Si no hay superficie plana menor, oblea es tipo-p <111>