单晶硅、多晶硅太阳电池区别？-solarbe文库

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单晶硅太阳电池单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池，它的构成和生产工艺已定型，产品已广泛用于宇宙空间和地面设施。这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求 99.999 ％。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。将单晶硅棒切成片，一般片厚约 0.3 毫米。硅片经过成形、抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。加工太阳电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就在硅片上形成 P/FONTN结。然后采用丝网印刷法，将配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉，至此，单晶硅太阳电池的单体片就制成了。单体片经过抽查检验，即可按所需要的规格组装成太阳电池组件（太阳电池板），用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流，最后用框架和封装材料进行封装。用户根据系统设计，可将太阳电池组件组成各种大小不同的太阳电池方阵，亦称太阳电池阵列。目前单晶硅太阳电池的光电转换效率为 15％左右，实验室成果也有 20％以上的。用于宇宙空间站的还有高达 50以上的太阳能电池板。多晶硅太阳电池单晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳电池生产总成本中己超二分之一，加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状，切片制作太阳电池也是圆片，组成太阳能组件平面利用率低。因此， 80 年代以来，欧美一些国家投入了多晶硅太阳电池的研制。目前太阳电池使用的多晶硅材料，多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其工艺过程是选择电阻率为 100～ 300 欧姆厘米的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎，用 1 5 的氢氟酸和硝酸混合液进行适当的腐蚀，然后用去离子水冲洗呈中性，并烘干。用石英坩埚装好多晶硅料，加人适量硼硅，放人浇铸炉，在真空状态中加热熔化。熔化后应保温约 20 分钟，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材质利用率和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约 12％左右，稍低于单晶硅太阳电池，但是材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。随着技术得提高，目前多晶硅的转换效率也可以达到 14左右。多晶和单晶的区别是电解晶体硅，出现的晶体是单核的是单晶，多核的是多晶。单晶的弱光性能好现在多晶硅的效率也直追单晶了，就是在弱光还稍微差点，但价格要便宜些单晶和多晶的生产制造工艺是不一样的，成分也有所不同，但是最后做成成品（电池板）使用效果是差不多的，之前两者的区别在于光电转换率不同，单晶一直比多晶转换效率高，即使在实验室还是这种情况，另外单晶的材质要比多晶的好，在生产过程中不容易损坏，另外在外观上，单晶一般都是单色的（常规的是蓝色和黑色。国外基本都是蓝色多，国内的大多表面是蓝色，但在层压后颜色会变成黑色，多晶颜色很杂，既有单色蓝色。也有彩色的）价格上单晶正常会高于多晶（当然，这并不是说多晶不如单晶，而是多晶的生产成本要远远低于单晶，而且多晶的产量远远大于单晶）在提醒下楼主无论单晶还是多晶电池片，功率用眼睛是看不出来的，用眼睛只能分辨电池片的外观好坏，有无色差、缺角等，功率是要用电池片测试仪检测的，而且在检测前必须通过权威部门的检测的标准片（即通过国际标准检测 IEC61215）校准，不然检测的数据时不准确的。非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池是 1976 年有出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低，非常吸引人。制造非晶硅太阳电池的方法有多种，最常见的是辉光放电法，还有反应溅射法、化学气相沉积法、电子束蒸发法和热分解硅烷法等。辉光放电法是将一石英容器抽成真空，充入氢气或氩气稀释的硅烷，用射频电源加热，使硅烷电离，形成等离子体。非晶硅膜就沉积在被加热的衬底上。若硅烷中掺人适量的氢化磷或氢化硼，即可得到 N型或 P型的非晶硅膜。衬底材料一般用玻璃或不锈钢板。这种制备非晶硅薄膜的工艺，主要取决于严格控制气压、流速和射频功率，对衬底的温度也很重要。非晶硅太阳电池的结构有各种不同，其中有一种较好的结构叫 PiN 电池，它是在衬底上先沉积一层掺磷的N型非晶硅，再沉积一层未掺杂的 i 层，然后再沉积一层掺硼的 P型非晶硅，最后用电子束蒸发一层减反射膜，并蒸镀银电极。此种制作工艺，可以采用一连串沉积室，在生产中构成连续程序，以实现大批量生产。同时，非晶硅太阳电池很薄，可以制成叠层式，或采用集成电路的方法制造，在一个平面上，用适当的掩模工艺，一次制作多个串联电池，以获得较高的电压。因为普通晶体硅太阳电池单个只有0.5 伏左右的电压，现在日本生产的非晶硅串联太阳电池可达 2.4 伏。目前非晶硅太阳电池存在的问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为 10％左右，且不够稳定，常有转换效率衰降的现象，所以尚未大量用于作大型太阳能电源，而多半用于弱光电源，如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。估计效率衰降问题克服后，非晶硅太阳电池将促进太阳能利用的大发展，因为它成本低，重量轻，应用更为方便，它可以与房屋的屋面结合构成住户的独立电源。在猛烈阳光底下，单晶体式太阳能电池板较非晶体式能够转化多一倍以上的太阳能为电能，但可惜单晶体式的价格比非晶体式的昂贵两三倍以上，而且在阴天的情况下非晶体式反而与晶体式能够收集到差不多一样多的太阳能。晶体硅在太阳能电池板中的转换效率及特性应用晶体硅在太阳能电池板中的转换效率及特性应用硅是一种呈灰色金属光泽的半金属；当将硅提纯到很高纯度 99.9999999时 , 就显示出优异半导体性能的半导体材料 . 硅无毒 , 无害 , 性脆 , 易碎的元素符号为Si, 其比重为 2.33, 原子量为； 28.086. 其在自然界中呈氧化物状态存在 , 在岩石圈中的丰度 27.6 重量 ,因而硅的资源极为丰富 . 硅是一种神奇元素 , 通常的工业硅 99.0-99.9 不具有半导体性能 . 这种纯度水平的硅多用在制造硅钢片（马达转子部分等）或与铝制成合金用在汽车工业上 . 半导体材料的导电性能介于金属材料Cu,Al 和绝缘体陶瓷 , 玻璃之间的一类材料 . 金属的电阻率非常小 , 如铜的电阻率为 1.55X10-6 Ω .cm, 铝的电阻率为 2.5X10-6Ω .cm；绝缘体的电阻率很高 , 如陶瓷的电阻率为 1 X 10-14 Ω .cm,而玻璃的电阻率为 1X10-8Ω .cm. 半导体材料的电阻率介于两者之间 . 在半导体硅中不仅有带负电荷的电子参与导电 , 而且还有带正电荷的空穴参与导电 . 主要靠电子导电的称为 N型半导体 , 主要靠空穴导电的称为 P型半导体 . 当硅中掺入 V 族元素时 , 如（磷 , 锑 ,标签单晶硅多晶硅硅片转换效率财经砷）等 , 就会形成 N 型材料；当硅中掺入 III 族元素时 , 如硼等 ,就会形成 P 型材料；除了杂质对半导体的电阻率影响之外 , 还有温度 , 温度升高时 ,电阻率降低 . 温度降低时 , 半导体的电阻率升高 . 如高纯度硅单晶在室温下的载流子浓度为 1010 1011cm-3 相当于电阻率几万Ω .cm. 而在 5000C 时 , 其载流子浓度为 1017cm-3,相当于电阻率0.06Ω .cm. 温度变化 5000C,电阻率相差百万倍 . 各种器件的功能源于半导体材料表面的特性和界面特性 . 一种称为 PN结 . 当利用扩散 , 合金化或离子注入 , 外延生长等化学物理方法使 N型硅 P 型硅结合在一起时 , 在二者界面处形成 PN 结 . 这个 PN结的基本特性就是单向导电 , 将交流电转换成直流电整流或将电磁波中的无线电信号检出检波就是 PN 结的主要功能 . 当太阳照射半导体 PN结时 ,PN 结两端就会形成电势差 , 这叫光生伏特效应 , 是太阳能电池的基本原理 . 在正向电流作用下 ,PN 结就会发出可见光 , 这是发光二极管的原理（ＬＥＤ）；而作为半导体材料性能使用的硅在太阳能应用中，分为单晶硅和多晶硅；在众多太阳光电池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池等三种；在太阳光充足日照好的东西部地区，采用多晶硅太阳能电池为好，因多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶低。单晶硅电池具有电池转换效率高，在 16-20，稳定性好，但是成本较高，单晶硅电池的四个角有接近圆形的倒角，一块组件中间有金钱形窟窿的就是单晶；单晶硅是中心对称的晶体，在天然状态光学各向同性的及 2XY轴互换对称的晶格结构光学各向同性；用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。单晶硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电性，其电导率随温度的升高而增加，有显著的半导电性。多晶硅电池制造成本低，转换效率略低于直拉单晶硅太阳能电池，多晶硅转换效率在 14-16，多晶片是直角的正方形或长方形；但材料中的各种缺陷，如晶界、位错、微缺陷，和材料中的杂质碳和氧，以及工艺过程中玷污的过渡族金属 ; 在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。目前，晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的光伏材料，其市场占有率在 90％以上 , 而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等 3 个国家形成技术封锁、市场垄断的状况。日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美国的 Hemlock、 Asimi 、 SGS、 MEMC公司，德国的 Wacker公司等是科研实力非常强大的公司，全球市场占有率超过 95；转换机率该太阳能电池板的功率为 5W, 面积为 0.03 平方米 , 则它的效率为 5/0.03/10000.16716.7, 也就是它将平方米 1000W 太阳光能量的 16． 7转换成了电能太阳能电池的能量转化效率 η 表示入射的太阳光能量有多少能转换为有效的电能。η （太阳能电池的输出功率 /入射的太阳光功率） x100 （ Vop x Iop/Pin x S ） X100 （ Voc.Isc.FF ） /（ Pin .S ）其中 Pin 是入射光的能量密度， S 为太阳能电池的面积，当 S 是整个太阳能电池面积时， η 称为实际转换效率，当 S 是指电池中的有效发电面积时， η 叫本征转换效率。Voc 开路电压， Isc 闭路电流， FF 填充因子（应在 0.70-0.85 之间）