太阳能级矽材查看源代码讨论查看历史

太阳能级矽材
太阳能矽材照片来自

矽材料是太阳能电池行业最重要的基础原材料。 它们可以分为三类：非晶矽、多晶矽和非晶矽（简称非晶矽）。 单晶矽的转化率最高，其次是多晶矽，非晶矽的转化效率最低。 在太阳能电池行业，多晶矽和单晶矽这两种晶体矽资料占整个太阳能晶片市场的90%。 其中，多晶矽太阳能电池的光电转换率约为16-17%，略低于单晶矽太阳能电池，但生产成本低于单晶矽太阳能电池。 因此，多晶矽太阳能电池是世界太阳能电池的主要资料。

根据转换率，晶体矽太阳能电池的理论最大转换效率可达29%，实验室制作的最大转换效率为25%。 然而，多晶矽电池的实际转换效率仅为16~17%，单晶仅为17~18%，非晶矽的最低转换率为6~8%。

晶体矽太阳能电池主要由国内外大型太阳能制造商生产，如夏普、Q-cells、京瓷、BP太阳能、无锡尚德、茂地、裕景、易通、新日等。 矽材料占晶体矽太阳能电池成本的70%以上。 因此，上游矽材料的价格影响很大。 由于资料的晶体结构不同，采用不同资料设计的太阳能电池的光电特性也会有所不同。 以下是单晶矽、多晶矽和非晶矽的介绍。

单晶矽

也称为单晶、晶圆型。 制造过程很昂贵，发电也很好。 由于晶圆的类型，其中大部分是截断或圆弧形状，因此在铺设时无法在该区域实现最大利用率和吸收。

在单晶矽资料中，矽原子具有高度的周期性排列。 生长单晶矽最重要的科技是使用车臣长晶法在坩埚中熔化高纯度多晶矽（纯度：99.9999999%，11.9%），然后将晶种插入矽熔体中，以适当的速率旋转并缓慢拉起，形成矽晶体柱， 然后切割晶体柱，得到单晶矽晶片。 单晶矽晶片的主要制造过程是晶体拉伸、方形切割、切片、清洗和晶片检测。 所需设备包括晶体拉丝炉、方形切割机、线锯、清洗槽系统和晶圆检测分类器。

单晶矽太阳能电池具有最高的光电转换效率和较长的使用寿命。 它们适用于发电厂或交通照明讯号。

多晶矽

也被称为多晶矽，它在制造过程中更便宜，发电量略低于单晶矽。 它可以被切割成正方形，铺设时可以在最大面积内使用和吸收。

多晶矽是指由许多不同的小单晶组成的资料。 它的制造方法是浇铸和固化熔融的矽。 由于其制造技术简单，成本低。 多晶矽有多种堆叠矽原子的管道，矽原子由不同方向排列的各种单晶组成。 多晶矽晶片的主要制造过程是铸造方形切割、切片、清洗和晶片检测。 使用的主要设备包括定向长晶炉、方形切割机、线锯、清洗槽系统和晶圆检测分类器。

多晶矽太阳能电池采用纯度较低的多晶矽作为原材料，如电晶体晶片生产过程中产生的废料，因此原材料成本较低，且多晶矽长期结晶过程所需的制造成本低于单晶矽。 当光电转换效率接近单晶矽太阳能电池时，它已成为太阳能电池市场的主流。

有几种方法可以降低多晶矽太阳能电池的成本。 一是净化过程中杂质没有完全去除，二是用更快的方法结晶矽，三是避免切片造成的浪费。

多晶矽的主要制造商主要集中在欧洲、美国和日本。 排名前七的公司是美国的铁杉电晶体公司、德国的瓦克化学公司、挪威的REC公司、日本的德山公司、美国的MEMC公司、日本的三菱公司和日本的住友钛公司，它们供应了全球50%以上的多晶矽。 多晶矽产业的国内投资者包括中石油、台塑、太聚（长荣+益光）、太聚（全球半导体）、山阳（台湾电晶体）、茂思、茂德、远景、旭景、科冠和科丰、涟源光电、太阳光电等公司已陆续宣布投资计画。

非晶矽

非晶矽是指整个资料中，只有在几个原子或分子的范围内，原子的排列是周期性的，甚至在某些资料中，也没有周期性的原子排列结构。 其生产方法通常是电浆化学气相沉积法，即在玻璃和其他衬底上生长厚度约为1微米的非晶矽薄膜，这是薄膜太阳能电池领域。

非晶矽的光吸收是晶体矽的500倍，因此只要一层薄薄的薄膜能有效吸收光子的能量，就不需要使用昂贵的晶体矽衬底。 使用更便宜的玻璃、陶瓷或金属基板不仅可以节省大量材料成本，还可以制造大面积太阳能电池。 对于非晶矽太阳能电池而言，由于其价格最便宜、生产速度最快，非晶矽太阳能电池也更常用于消费电子产品。

影片

单晶矽、多晶矽、薄膜式和非晶矽太阳能板