تقنيات تنقية السيليكون

 مقدمة:

يتم تصنيع الخلايا الكهروضوئية بشكل أساسي من مادة نصف ناقلة، وأكثر المواد المستخدمة هي السيليكون نظراً لخصائصها المناسبة وتوافرها بشكل كبير في جميع المناطق، لكن عملية تصنيع الخلايا تعتبر صعبة ومكلفة، وذلك للخلايا البلورية أكثر من الخلايا الرقيقة، ومن أجل تصنيع هذه الخلايا بكفاءات عالية لا بد من استخدام السيليكون النقي حيث تم تطوير العديد من التقنيات للحصول على السيليكون النقي انطلاقاً من المواد الأولية التي تحتوي عليه مثل السيليكا الموجودة في الرمال.^

**تحضير السيليكون:**

& تتألف عملية إنتاج الخلايا والألواح الكهروضوئية بشكل أساسي من ثلاث صناعات متتالية، عملية استخراج السيليكون وإشابته، عملية تشكيل رقائق الخلايا وحيدة البلورة أو متعددة البلورة، ثم الإنتاج النهائي للخلية وللوح الكهروضوئي.

يتم تحضير السيليكون من تفاعل السيليكا عالية النقاوة مع الخشب، الفحم الحجري، والفحم في فرن القوس الكهربائي باستخدام أقطاب كهربائية من الكربون، وعند درجة حرارة عالية فوق 1900° مئوية يقوم الكربون بإرجاع السيليكا إلى سيليكون وفق المعادلة:

يُجمّع السيليكون السائل في أسفل الفرن ثم يتم تصريفه وتبريده، وتصل نقاوة السيليكون المنتج بهذه الطريقة إلى 98%، ويمكن أن يتشكل كربيد السيليكون (SiC) خلال هذه العملية، لكن بإبقاء تركيز السيليكا عالياً يمكن التخلص من كربيد السيليكون وفق العملية الكيميائية:

في أيلول عام 2008 كانت تكلفة هذه العملية 1.45 دولار للباوند (3.2$/kg) في حين كانت 0.77 دولار للباوند (1.7 $/kg) عام 2005.

يمكن الحصول على السيليكون النقي (نقاوة فوق 99.9%) بشكل مباشر من السيليكا أو مركبات السيليكون الأخرى عن طريق التحليل الكهربائي باستخدام الأملاح الذائبة، ويمكن استخدام هذه الطريقة للحصول على السيليكون المطلوب لصناعة الخلايا الشمسية دون إصدار غاز ثنائي أوكسيد الكربون وباستخدام أقل للطاقة.

وتعتمد تقنيات تنقية السيليكون على أنه عند إذابة السيليكون وثم إعادته للحالة الصلبة، فإن الأجزاء الأخيرة التي تتصلب من الكتلة تحوي النسبة الأكبر من الشوائب.