多晶硅是光伏行业最主要的上游原料,与我们的生活息息相关,不仅是制造基础电路等半导体器件的关键基础材料,也是当今光伏发电快速发展的核心所在,有“上帝赐给人类的宝石”之称。因为现代社会信息化和能源危机全球化,多晶硅逐渐受到市场关注,需求日益提升,现已成为国家鼓励优先发展的战略材料。
目前大多数的半导体材料都是单晶硅。随着单晶企业在成本控制和产品转化率上不断突破,以及单晶在分布式光伏发电上的应用优势,未来单晶有望实现对多晶的逆袭。
单晶硅与多晶硅是太阳能光伏晶硅组件的两条技术路线,因晶格排列不同而区分为单晶、多晶。业内普遍的观点认为,单晶硅具有发电量高的优势,但成本偏高。在后期运维方面,单晶硅具有一定优势。
因为单晶是单一的结构,所以晶体结构更为完美,多晶结构是无数个单晶的结合体。从晶体品质来说,无论是位错密度还是杂质含量,单晶都好于多晶的水平。
在电池和组件生产中,单晶硅能提供比多晶硅更高的转换效率和更高的抗开裂性。
而多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料,多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。
单晶硅和多晶硅的区别
在单晶硅中,晶体框架结构是均匀的,能够由外部均匀的外貌来辨识。在单晶硅(也称单晶)中,整个样品的晶格连续不间断,且没有晶界。大的单晶在自然界中是极其罕见的,并且也难以在实验室中制造(见重结晶)。相比之下,原子在无定形结构中的位置被限制为短程有序。
多晶和次晶相(见多晶体)由数量众多的小晶体或者微晶构成。多晶硅是一种由许多的较小硅晶构成的材料。多晶体晶胞可由一种可见的「片状金属效应」来识别纹理。半导体级(也包括太阳能级)多晶硅被转换为「单晶」硅——意味着在「多晶硅」中随机联接的晶体转变成了一个大的「单晶」。单晶硅被用于制造大多数硅基微电子设备。多晶硅能够达到 99.9999%纯度。超纯多晶硅也应用在半导体工业里,比如 2 至 3 米长的多晶硅棒。在微电子业(半导体产业),多晶硅在宏观尺度和微观尺度(组分)皆有应用。单晶硅的生长工艺包括柴可拉斯基法、区熔和布里奇曼法。
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