单晶硅与多晶硅的区别

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＃ 多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等

半导体器件的电子信息基础材料。被称为“微电子大厦的基石”。

多晶硅材料作为制造集成电路硅衬底、太阳能电池等产品的主要原料，是发展信息产业和新能源产业的重要基石，我国多晶硅的自主供货存在着严重的缺口，95%以上依靠进口，近年多晶硅市场售价的暴涨，已经危及到我国多晶硅下游产业的正常运营，并成为制约我国信息

产业和光伏产业发展的瓶颈。

＃太阳能电池的类型及其应用前景评价 制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3、功能高分子材料制备的大阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等（见图

1）。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：1、材料易于获得，且成本低；2、要有较高的光电转换效率：3、材料本身对环境不造成污染；4、材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料，这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。但随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它村料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。以下是对太阳能电池的种类及其应用前

景的评价。

图1 太阳能电池类型（按材料类型分）

表1 主要太阳能电池成本-性能评价表 ＃太阳能电池的类型及其应用前景评价 见附件

从上表1的评价结果，我们可以得出以下结论：

单晶硅电池：

未来3～5年内（2006～2010年），太阳能级单晶硅仍是太阳能电池最重要的来源，虽然单晶硅太阳能电池成本较高，但是由于具有较高转化率的优势，仍然占有一部分市场，并

且在一段时间内还处于增长状态，需要技术水平也较低。

然而，太阳能级单晶硅技术目前已经较成熟，技术水平再提高的空间较小，同时，由于受单晶硅材料价格及相对繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。因此，可以预计单晶硅太阳能电池的长远发展前景并不乐观，但

未来一段时期内，仍有较大的发展空间。

多晶硅电池：

与单晶硅太阳能电池相比，多晶硅电池成本低，但也存在明显缺陷。晶粒界面和晶格错

位，造成多晶硅电池光电转换效率一直无法突破20%的关口。而单晶硅电池早在20多年前

就已经突破20％。然而，近年来多晶硅太阳能电池的技术水平提升很快，其电池转换效率

最高已经达到17%以上，组件转换效率可达15%以上，与单晶硅的差距正逐步减小。最近，

德国弗劳恩霍夫协会发表公报说，目前该协会下属的弗赖堡太阳能系统研究所经过两年攻

关，成功开发出一种新技术，可以使多晶硅电池的晶格错位等缺陷得到部分解决。其技术关

键是在太阳能电池生产过程中选择适当温度，使多晶硅的电子性能得到提高，并同时形成高

效率的太阳能电池结构。该所的研究人员已经找到了适当的温度平衡点，既保证太阳能电池

高效率所需高温，又兼顾这一温度在材料可接受的范围以及它在工业生产中的可行性。如果

该技术能够达到产业化应用，将进一步提高多晶硅太阳能电池产品的竞争力。

多晶硅薄膜电池：

多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价

衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率又高于非晶硅薄膜电池，因此，随着薄

膜生产技术的不断完善和成熟，多晶硅薄膜电池将来可会在太阳能电地市场上占据主导地

位。

非晶硅薄膜电池：

非晶硅薄膜太阳能电池的成本低，便于大规模生产，普遍受到人们的重视并得到迅速发

展。但是由于非晶硅的光学带隙为1.7eV，使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，这样一来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效率。此外，其光电效率会随着光照时间的延续

而衰减，即所谓的光致衰退S-W效应，使得电池性能不稳定。为了解决非晶硅薄膜电池的稳

定性问题，人们开始研究a－Si/a－Si叠层太阳能电池技术，能够在一定程度上提高非晶硅

薄膜电池的转移效率，但该电池的稳定性仍然不高，转换效率的大辐提高仍有待时日，近年

内要实现大规模生产可能性较小。

III-V族化合物及CIS电池:

作为太阳能电池的材料，III-V族化合物及CIS等系由稀有元素所制备，尽管以它们制

成的太阳能电池转换效率很高，但从材料来源看，这类太阳能电池将来不可能占据主导地位。此外，这类电池材料中，有相当一部分属于剧毒元素，如As、Cd等，从环保的角度看，这

类产品也不可能在未来清洁能源市场上得到在规模的应用。而另两类电池纳米晶太阳能电池和聚合物修饰电极太阳能电池存在的问题是，它们的研究刚刚起步，技术不是很成熟，转换

效率还比较低，基本上还处于探索阶段，短时间内不可能替代硅系太阳能电池。