Silicio monocristalino

La fusión por zonas es un método usado para que el silicio monocristalino crezca con concentración de impurezas más bajas de las que se obtenían en el método Czochralski, y es que en el proceso de CZ se utilizaba para sustratos comerciales. En las obleas había una gran ración de oxígeno. Causas que llegaban a provocar el oxígeno por su impureza era reducir en las células solares su vida útil por lo que reducía así mismo también la corriente, eficiencia y ventajas, además que las obleas al ser sensitivas a temperaturas altas generaba un problema con el oxígeno que actuaba a altas temperaturas con otros elementos. Para poder arreglar todas estas dificultades se usan las obleas de zona flotante.[2] Se sostiene de manera vertical una varilla Policristalina (Ejemplo Silicio) en un inductor de pocos mm de diámetro mientras se funde lentamente. Por debajo del inductor se genera un Monocristal de alta pureza. Las varillas giran en contra de las agujas del reloj y no tiene contacto con otros materiales o crisoles. El nuevo cristal tiene un diámetro de 200 mm, debido a su alta pureza estos cristales se utilizan como semiconductores.

Las técnicas de Bridgman o también (método Bridgman-Stockbarger) es una técnica antigua la cual se usaba para cultivar cristales, similar la técnica de Czochralski. Bridgman también emplea un crecimiento en los cristales a partir de la masa fundida. Consiste en la solidificación, se traslada la masa fundida de zona caliente a la zona fría del horno. Después que el material policristalino del crisol se haya fundido por completo en la zona caliente se debe de poner en contacto con la semilla que se encuentra en el fondo del crisol, para que luego esta misma semilla que es una pieza de monocristal, se asegure su crecimiento monocristalino a lo largo de una determinada orientación cristalográfica. Parte de la semilla se comienza a fundir cuando hace contacto con la masa fundida, lo que ocasiona una nueva interfaz en el crecimiento de cristales. Luego al mover el crisol a la zona fría del horno, la temperatura en el fondo del crisol se comienza a solidificar y se fusionan las semillas con los cristales para iniciar el crecimiento del cristal. Una vez llevado el crisol a la sección fría, todo el fundido se convierte en un lingote monocristalino sólido. Una vez solidificados los lingotes se cortan en láminas finas para luego procesarlos, a este proceso se lo conoce como formación de obleas. Una vez procesadas las obleas estarán disponibles para su uso en la fabricación.[3]

En Argentina un grupo de científicos de la CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas)  buscan crear una manera en que podamos tener paneles solares más económicos y que tenga un rendimiento superior, esto en base al silicio monocristalino. El doctor en física Roberto Arce junto con sus compañeros del Instituto para el Desarrollo Tecnológico para la industria Química de la UNL elaboran un plan para reducir el costo de las celdas solares y aumentar su rendimiento, de ser posible se podría obtener paneles solares con otros tipos de forma que no sea el plano como vienen actualmente y de ser así sería fácil integrar la celda a cualquier objeto. Una de las ideas es usar energía renovable buscando convertir la energía solar en electricidad, con celdas fotovoltaicas ya desarrolladas y de bajo costo. Este proyecto se hizo con la intención de fomentar las energías renovables para la no contaminación.[5]

El silicio es un semiconductor con dos valores, por uno tenemos al cristal con carga positiva y otro con carga negativa. El silicio es un mal conductor de electricidad, pero cuando se le aplica corriente eléctrica se convierte en un metal conductor. Los monocristales son semiconductores formados por cristales grandes y puros sin deficiencia, muy importantes de hecho para el mundo de la tecnología avanzada, debido a sus propiedades el Mono-Si es un material esencial en la industria electrónica y microelectrónica para poder fabricar transistores, celdas solares y distintos elementos semiconductores. Los transistores se basan en el silicio y el germanio para ser semiconductor, se usa en aparatos electrónicos como los celulares o la TV para alterar el flujo de corriente eléctrica. Su transporte de cargas eléctricas se conforman con el contacto de materiales semiconductores que portan cargas en donde se diferencian como huecos (tipo p) o electrones (tipo n).[6]

Las celdas solares fotovoltaicas son a menudo las aplicaciones más efectivas del material en dispositivos que funcionan con energía solar. Se fabrican imprimiendo una estructura cristalina de silicio en una oblea conductora. Estos deben estar hechos en una orientación precisa para poder lograr una alineación precisa. En general la celda fotovoltaica se coloca en un marco que se inclina en un ángulo de unos treinta y cinco grados. Esto se da para que la celda fotovoltaica absorba la máxima cantidad de radiación solar. Además, la oblea debe estar hecha con una orientación que asegure que la estructura cristalina sea capaz de absorber la máxima cantidad de luz solar para una conversión máxima en electricidad.[7]

Entre las aplicaciones más comunes del silicio se encuentra el uso de las celdas solares para dispositivos personales. Las celdas solares hechas de este material son bastante efectivas para convertir los rayos del sol en energía eléctrica que luego se puede utilizar para alimentar los electrodomésticos. Algunos de estos dispositivos son tan eficientes que pueden reemplazar por completo la necesidad de celdas solares convencionales.[8]

Placas solares monocristalinas: Se utilizan en climas más fríos con tendencia a tormentas o niebla, debido a que este tipo de placas absorbe mejor la radiación y soporta menos el sobrecalentamiento.

Placas solares policristalinas o multicristalinas :Se utilizan más en climas cálidos porque absorben más rápido el calor y les afecta menos el sobrecalentamiento. Son más adecuadas para instalaciones de gran tamaño.[4]