多晶硅、颗粒硅和单晶硅：太阳能光伏材料的三种形态

多晶硅、颗粒硅和单晶硅：太阳能光伏材料的三种形态

随着全球对可再生能源的关注度不断提高，太阳能光伏技术已经成为一个重要的研究方向。在太阳能光伏产业中，多晶硅、颗粒硅和单晶硅是最主要的材料。它们各自具有独特的性质和应用领域，对光伏产业的发展起到了至关重要的作用。

什么是多晶硅？

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。

多晶硅具有灰色金属光泽，硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。

多晶硅具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。

多晶硅的主要两种制备方法是：改良西门子法、硅烷制备法

上图：改良西门子法
下图：硅烷制备法

多晶硅在太阳能产业中，多晶硅制成硅片后可用作电池片材料，同时是制备单晶硅的主要材料。

什么是颗粒硅？

颗粒硅全称为颗粒状多晶硅，是多晶硅的一种形态，是硅烷法生产出来的颗粒状多晶硅

相比块状硅，颗粒硅减少了破碎环节，对石英加料筒的内壁冲击损耗低。颗粒硅填充性好，用加料桶可以多装15-20%的颗粒硅

颗粒硅主要的优势在于碳排放量减少74%，耗电量减少，单位制造成本可以降低20-30%

什么是单晶硅？

单晶硅是单质硅的一种形态，通常指的是硅原子以一种排列形式形成的物质。

当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成晶核，其晶核长成晶面取向相同的晶粒，形成单晶硅。

单晶硅是一种比较活泼的非金属元素晶体，具有准金属的物理性质，它的导电性较弱，电导率会随温度的升高而增加，有显著的半导电性。

超纯的单晶硅是本征半导体，通过加入某些特定的元素，可以提高其导电程度，形成P型硅半导体或N型硅半导体。

单晶硅是一种良好的半导体材料，可以用于制造半导体器件，如大功率晶体管，二极管，开关器件等。

单晶硅也常用于制造太阳能电池。单晶硅材料制造要经过如下过程：石英砂-冶金级硅-提纯和精炼-沉积多晶硅锭-单晶硅-硅片切割。

单晶硅太阳能电池是目前普遍使用的光伏发电材料，具有很高的光电转换效率，在交通，通讯，航空航天等领域都有广泛的应用。

单晶硅与多晶硅的区别是什么？

1．外观形态区别

单晶硅：电池片呈正方形、倒圆角形，深蓝色（左）；

多晶硅：电池片呈正方形，天蓝色（右）。

2．单晶硅与多晶硅电池片制备产业链对比

单晶和多晶的差别主要在于原材料的制备方面，单晶硅是直拉提升法，多晶硅是铸锭方法，后端制造工艺只有一些细微差别。

3．晶体品质差异

单晶硅片，是一种完整的晶格排列；

多晶硅片，是多个微小的单晶组合。

4．转化率区别：

单晶硅：光电转化效率16-18%，实验室最高转化率可达到25%，光电转化效率高，可靠性高，发电量稍高；

多晶硅：光电转化效率14-16%,实验室最高转化率可达到20.4 %，目前多晶硅生产技术成熟，生产成本低于单晶硅。

来源：能课堂