Polykristalliner

Polykristalliner är material som består av många små kristallkorn. Varje korn har sin egen kristallorientering, och korngränserna utgörs av grain boundaries. Till skillnad från monokristallina material saknar polykristalliner en enhetlig riktning genom hela materialet, vilket ger en varierad mikrostruktur.

Egenskaperna hos polykristallina material styrs av kornstorlek och orientering. Korngränserna påverkar mekaniska egenskaper som hållfasthet och duktilitet samt termisk och elektrisk transport. Generellt leder mindre kornstorlek till högre hållfasthet via Hall-Petch-effekten, men kan påverka seghet och korrosionskänslighet.

Framställning: Polykristallina strukturer uppstår vid avkylning av smält material, vid sintring av pulver eller vid avsättning av tunna filmer där kristallerna växer oberoende av varandra. Inom elektronik och energi är polykrystallin silikon (poly-Si) särskilt viktigt; poly-Si tillverkas ofta genom gjutning av råsilicium i stora block som skivas till solcellsskivor, eller som tunna filmer. Inom metall- och keramikutveckling bildas polykristallina strukturer genom gjutning, smidning och sintring av pulver.

Användningar: Polykristallina material används i många tillämpningar. Poly-Si dominerar i kommersiella solceller och i vissa halvledarapplikationer. Metalliska polykristallina material som stål, koppar och aluminium används inom bygg, transport och elektronik. Keramiska polykristallina material som aluminiumoxid (alumina) och zirkoniumoxid (zirconia) används i verktyg och tekniska komponenter.

Fördelar och nackdelar: Fördelar inkluderar lägre kostnader och möjlighet att producera i stora dimensioner. Nackdelar är att korngränserna kan begränsa elektrisk och termisk ledning samt orsaka variationer i egenskaper mellan olika delar av materialet.