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光伏組件（俗稱光伏板、太陽(yáng)能板）主要包括多晶硅組件和單晶硅組件。作為新能源示范基地，我們?cè)跒閰⒂^者講解系統(tǒng)優(yōu)化集成技術(shù)的過(guò)程中，遇到很多來(lái)賓對(duì)單晶、多晶組件有啥區(qū)別？哪個(gè)好？不清楚，不明白，并由此產(chǎn)生諸多的疑惑。今天，小編就在這里給大家理一理這個(gè)思路。

硅有晶態(tài)和無(wú)定形兩種同素異形體。晶態(tài)硅又分為單晶硅和多晶硅，單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。它們均具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導(dǎo)電，但導(dǎo)電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導(dǎo)體性質(zhì)。


單晶硅在日常生活中是電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。電視、電腦、冰箱、電話、手表、汽車，處處都離不開單晶硅材料，單晶硅作為科技應(yīng)用普及材料之一，已經(jīng)滲透到人們生活中的各個(gè)角落。

單晶硅在太空中是航天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星必不可少的原材料。人類在征服宇宙的征途上，所取得的每一步進(jìn)步，都有著單晶硅的身影。航天器材大部分的零部件都要以單晶硅為基礎(chǔ)。離開單晶硅，衛(wèi)星會(huì)沒有能源，沒有單晶硅，航天飛機(jī)和宇航員不會(huì)和地球取得聯(lián)系，單晶硅作為人類科技進(jìn)步的基石，為人類征服太空作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

純度不高的單質(zhì)硅可用金屬鎂或鋁還原二氧化硅制得，但這是無(wú)定形硅。晶形硅則要在電弧爐內(nèi)用碳還原二氧化硅制得，它可用來(lái)生產(chǎn)硅鋼片。用作半導(dǎo)體的超純硅的制法則是先用純度不高的硅與氯化氫和氯氣的混合物作用，制取三氯氫硅，并用精餾法提純。然后在還原爐內(nèi)用純氫將三氯氫硅還原，硅就沉積在用超純硅制成的細(xì)芯上，這樣制得的超純硅稱為多晶硅，把它放在單晶爐內(nèi)，就可拉制成單晶硅，可用作半導(dǎo)體材料，它的來(lái)源豐富，價(jià)格便宜，大部分半導(dǎo)體材料都用硅。

多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過(guò)冷條件下凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來(lái)，就結(jié)晶成多晶硅。多晶硅可作拉制單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如，在力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)的各向異性方面，遠(yuǎn)不如單晶硅明顯；在電學(xué)性質(zhì)方面，多晶硅晶體的導(dǎo)電性也遠(yuǎn)不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒有導(dǎo)電性。在化學(xué)活性方面，兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別，但真正的鑒別須通過(guò)分析測(cè)定晶體的晶面方向、導(dǎo)電類型和電阻率等。

高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導(dǎo)體；摻入微量的第VA族元素，形成n型和p型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，可做成太陽(yáng)能芯片，將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在開發(fā)能源方面是一種很有前途的材料。多晶硅具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導(dǎo)電，但導(dǎo)電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導(dǎo)體性質(zhì)。晶態(tài)硅的熔點(diǎn)1410℃,沸點(diǎn)2355℃，無(wú)定形硅是一種黑灰色的粉末。

多晶硅被喻為微電子產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)的“基石”，它是跨化工、冶金、機(jī)械、電子等多學(xué)科、多領(lǐng)域的高新技術(shù)產(chǎn)品，是半導(dǎo)體、大規(guī)模集成電路和太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)原材料，是硅產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈中極為重要的中間產(chǎn)品。它的發(fā)展與應(yīng)用水平，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力、國(guó)防實(shí)力和現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。

單晶硅光伏組件是以高純的單晶硅棒為原料，光電轉(zhuǎn)換率較高，在弱光條件下表現(xiàn)比同類產(chǎn)品更好，目前廣泛應(yīng)用于大型光伏電站中。目前，單晶硅光伏組件的發(fā)電效率可以達(dá)到21%左右，衰減率第一年內(nèi)不得高于3%，后續(xù)每年不得高于0.7%。

多晶硅光伏組件是由多晶太陽(yáng)能電池片按照不同的串、并陣列排列而構(gòu)成的。多晶硅光伏組件的發(fā)電效率通常在17%左右，衰減率一年內(nèi)不得高于2.5%，后續(xù)年內(nèi)不高于0.7%。


單晶硅電池和多晶硅電池的初始原材料都是原生多晶硅，類似于微晶狀態(tài)存在。要具備發(fā)電能力，就必須將微晶狀態(tài)的硅制成晶體硅，而晶體硅的晶向需要精確控制。單晶電池和多晶電池在制程上唯一無(wú)法輕易互換的就是晶體生長(zhǎng)環(huán)節(jié)。在這個(gè)環(huán)節(jié)，原生多晶硅在單晶爐內(nèi)會(huì)生產(chǎn)成單一晶向、無(wú)晶界、位錯(cuò)缺陷和雜質(zhì)密度極低的單晶硅棒。多晶晶體的生長(zhǎng)工藝本身決定了它無(wú)法生長(zhǎng)出大面積單一晶向的晶體（單晶），多晶的本質(zhì)就是大量的小單晶的集合體。


在組件封裝材料可靠的前提下，影響單晶組件和多晶組件可靠性差異的關(guān)鍵因素就是功率衰減指標(biāo)。它分為初始光衰和長(zhǎng)期衰減兩類。目前的單晶電池以P型為主，這種電池在日照2-3周后會(huì)發(fā)生2%~3%的快速功率衰減，原因是晶體生長(zhǎng)中使用硼作為摻雜劑，同時(shí)有較多的氧原子混雜，替位硼和間隙氧在光照下激發(fā)形成較深能級(jí)缺陷，引起載流子復(fù)合和電池性能衰退。太陽(yáng)能電池的功率在4個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間（取決于日照強(qiáng)度和時(shí)間）內(nèi)會(huì)發(fā)生恢復(fù)，到1年后，累計(jì)衰減大約是2.5%~3%，并趨于穩(wěn)定。多晶電池不存在上述問(wèn)題，但是由于本身無(wú)法克服的高雜質(zhì)濃度和位錯(cuò)缺陷的影響，在日照下電池性能會(huì)持續(xù)衰退到3%左右，并且不會(huì)出現(xiàn)恢復(fù)現(xiàn)象。目前市場(chǎng)上多晶組件功率保證是第1年達(dá)到97%~97.5%，25年末不低于80%，也就是說(shuō)，第一年初始光衰穩(wěn)定后，以后每年衰減0.71%~0.73%。單晶組件由于使用完美晶體結(jié)構(gòu)的硅材料，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，第1年功率保證是97%，25年末保證不低于83.8%，第2~25年平均每年衰減僅0.5%，

外觀上，單晶硅電池片的四個(gè)角存在倒圓角形，表面沒有花紋；呈深藍(lán)色，近乎黑色；而多晶硅電池片的四個(gè)角呈現(xiàn)方角，表面有類似冰花一樣的花紋，呈天藍(lán)色，顏色鮮艷。



制造工藝

多晶電池比單晶電池生產(chǎn)工藝步驟少，因此多晶硅太陽(yáng)能電池制造過(guò)程中消耗的能量要比單晶硅太陽(yáng)能電池略少，所以單晶硅組件價(jià)格略高。

晶體品質(zhì)差異

單晶硅片是一種完整的晶格排列，多晶硅片是多個(gè)微小的單晶組合，有缺陷、雜質(zhì)多，因此降低了多晶電池的轉(zhuǎn)換效率，各種因素綜合作用使得轉(zhuǎn)換效率單晶硅光伏組件比多晶硅高，從而表現(xiàn)出轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)。 

原標(biāo)題：科普:淺析單晶硅與多晶硅