單晶硅多晶硅非晶硅的區(qū)別

單晶硅多晶硅非晶硅，是一種用來制作太陽能電池板的原材料。

1.電池片區(qū)別

電池片區(qū)別太陽能電池，較早問世的是單晶硅太陽能電池。硅是地球上極豐富的一種元素，幾乎遍地都有硅的存在，可說是取之不盡，用硅來制造太陽能電池，原料可謂不缺，但是提煉它卻不容易，所以人們在生產(chǎn)單晶硅太陽能電池的同時，又研究了多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池，至今商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的太陽能電池，還沒有跳出硅的系列。

其實可供制造太陽能電池的半導(dǎo)體材料很多，隨著材料工業(yè)的發(fā)展、太陽能電池的品種將越來越多。目前已進行研究和試制的太陽能電池，除硅系列外，還有硫化鎘、砷化鎵、銅銦硒等許多類型的太陽能電池，舉不勝舉，以下介紹幾種較常見的太陽能電池。

2 單晶硅片

當前開發(fā)程度較高的一種太陽能電池，它的構(gòu)成和生產(chǎn)工藝已定型，產(chǎn)品已廣泛用于宇宙空間和地面設(shè)施。這種太陽能電池以高純的單晶硅棒為原料，純度要求99.999%。為了降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)在地面應(yīng)用的太陽能電池等采用太陽能級的單晶硅棒，材料性能指標有所放寬。有的也可使用半導(dǎo)體器件加工的頭尾料和廢次單晶硅材料，經(jīng)過復(fù)拉制成太陽能電池專用的單晶硅棒。

將單晶硅棒切成片，一般片厚約0.3毫米。硅片經(jīng)過成形、拋磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。

加工太陽能電池片，首先要在硅片上摻雜和擴散，一般摻雜物為微量的硼、磷、銻等。擴散是在石英管制成的高溫擴散爐中進行。這樣就在硅片上形成P/FONT>N結(jié)。

然后采用絲網(wǎng)印刷法，將配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經(jīng)過燒結(jié)，同時制成背電極，并在有柵線的面涂覆減反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉，至此，單晶硅太陽能電池的單體片就制成了。

單體片經(jīng)過抽查檢驗，即可按所需要的規(guī)格組裝成太陽能電池組件（太陽能電池板），用串聯(lián)和并聯(lián)的方法構(gòu)成一定的輸出電壓和電流，較后用框架和封裝材料進行封裝。

用戶根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計，可將太陽能電池組件組成各種大小不同的太陽能電池方陣，亦稱太陽能電池陣列。目前單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為18%左右，實驗室成果也有23%以上的。用于宇宙空間站的還有高達50%以上的太陽能電池板。

單晶代表單個晶體，多晶則代表多個晶體

3 多晶硅片

單晶硅太陽能電池的生產(chǎn)需要消耗大量的高純硅材料，而制造這些材料工藝復(fù)雜，電耗很大，在太陽能電池生產(chǎn)總成本中己超二分之一，加之拉制的單晶硅棒呈圓柱狀，切片制作太陽能電池也是圓片，組成太陽能組件平面利用率低。因此，80年代以來，歐美一些國家投入了多晶硅太陽能電池的研制。

目前太陽能電池使用的多晶硅材料，多半是含有大量單晶顆粒的集合體，或用廢次單晶硅料和冶金級硅材料熔化澆鑄而成。

其工藝過程是選擇電阻率為100～300歐姆·厘米的多晶塊料或單晶硅頭尾料，經(jīng)破碎，用1：5的氫氟酸和硝酸混合液進行適當?shù)母g，然后用去離子水沖洗呈中性，并烘干。用石英坩堝裝載晶硅料，加入適量硼硅，放入澆鑄爐，在真空狀態(tài)中加熱熔化。熔化后應(yīng)保溫約20分鐘，然后注入石墨鑄模中，待慢慢凝固冷卻后，即得多晶硅錠。

這種硅錠可鑄成立方體，以便切片加工成方形太陽能電池片，可提高材質(zhì)利用率和方便組裝。

多晶硅太陽能電池的制作工藝與單晶硅太陽能電池差不多，其光電轉(zhuǎn)換效率約15%左右，稍低于單晶硅太陽能電池，但是材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。隨著技術(shù)得提高，目前多晶硅的轉(zhuǎn)換效率也可以達到17%左右。

4 非晶硅片

非晶硅太陽能電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽能電池，它與單晶硅和多晶硅太陽能電池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，電耗更低，非常吸引人。

制造非晶硅太陽能電池的方法有多種，較常見的是輝光放電法，還有反應(yīng)濺射法、化學氣相沉積法、電子束蒸發(fā)法和熱分解硅烷法等。

輝光放電法是將一石英容器抽成真空，充入氫氣或氬氣稀釋的硅烷，用射頻電源加熱，使硅烷電離，形成等離子體。非晶硅膜就沉積在被加熱的襯底上。若硅烷中摻人適量的氫化磷或氫化硼，即可得到N型或P型的非晶硅膜。襯底材料一般用玻璃或不銹鋼板。

這種制備非晶硅薄膜的工藝，主要取決于嚴格控制氣壓、流速和射頻功率，對襯底的溫度也很重要。

非晶硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)有各種不同，其中有一種較好的結(jié)構(gòu)叫PiN電池，它是在襯底上先沉積一層摻磷的N型非晶硅，再沉積一層未摻雜的i層，然后再沉積一層摻硼的P型非晶硅，較后用電子束蒸發(fā)一層減反射膜，并蒸鍍銀電極。此種制作工藝，可以采用一連串沉積室，在生產(chǎn)中構(gòu)成連續(xù)程序，以實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

同時，非晶硅太陽能電池很薄，可以制成疊層式，或采用集成電路的方法制造，在一個平面上，用適當?shù)难谀９に?，一次制作多個串聯(lián)電池，以獲得較高的電壓。因為普通晶體硅太陽能電池單個只有0.5伏左右的電壓，現(xiàn)在日本生產(chǎn)的非晶硅串聯(lián)太陽能電池可達2.4伏。

目前非晶硅太陽能電池存在的問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，國際先進水平為10%左右，且不夠穩(wěn)定，常有轉(zhuǎn)換效率衰降的現(xiàn)象，所以尚未大量用于作大型太陽能電源，而多半用于弱光電源，如袖珍式電子計算器、電子鐘表及復(fù)印機等方面。

估計效率衰降問題克服后，非晶硅太陽能電池將促進太陽能利用的大發(fā)展，因為它成本低，重量輕，應(yīng)用更為方便，它可以與房屋的屋面結(jié)合構(gòu)成住戶的獨立電源。