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单晶硅和多晶硅的分别

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china0064 发表于 2009-3-9 10:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
1、单晶硅和多晶硅的区别
当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则形成多晶硅。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性质、电学性质等方面,多晶硅均不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。目前,人们已经能制造出纯度为十二个9 的单晶硅。单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。
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
单晶硅是高纯的硅晶体,做半导体芯片、太阳能电池等用,比较难制作,我国浙大在这方面有很强的技术。多晶硅就是很粗糙的东西了,各小晶体颗粒之间是混乱的排列,故有空隙。很容易制造。但是多晶硅虽然可以低廉地制造,但也可以用来做太阳能电池,虽然效率和寿命不一定很好,但廉价,不知道技术上是否完全过关?无论如何,没有单晶硅做的太阳能电池好,更不能去做半导体芯片(例如CPU)了
2、单晶硅和多晶硅的发展趋势
  在太阳能利用上,单晶硅和多晶硅也发挥着巨大的作用。虽然从目前来讲,要使太阳能发电具有较大的市场,被广大的消费者接受,就必须提高太阳电池的光电转换效率,降低生产成本。从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。
  从工业化发展来看,重心已由单晶向多晶方向发展,主要原因为;
  [1]可供应太阳电池的头尾料愈来愈少;
  [2]对太阳电池来讲,方形基片更合算,通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料
    [3]多晶硅的生产工艺不断取得进展,全自动浇铸炉每生产周期(50小时)可生产200公斤以上的硅锭,晶粒的尺寸达到厘米级;
  [4]由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快,其中工艺也被应用于多晶硅电池的生产,例如选择腐蚀发射结、背表面场、腐蚀绒面、表面和体钝化、细金属栅电极,采用丝网印刷技术可使栅电极的宽度降低到50微米,高度达到15微米以上,快速热退火技术用于多晶硅的生产可大大缩短工艺时间,单片热工序时间可在一分钟之内完成,采用该工艺在100平方厘米的多晶硅片上作出的电池转换效率超过14%。据报道,目前在5060微米多晶硅衬底上制作的电池效率超过16%。利用机械刻槽、丝网印刷技术在100平方厘米多晶上效率超过17%,无机械刻槽在同样面积上效率达到16%,采用埋栅结构,机械刻槽在130平方厘米的多晶上电池效率达到15.8%。
  单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好,但是成本较高。单晶硅电池早在20多年前就已突破光电转换效率20%以上的技术关口。
  多晶硅电池成本低,转换效率略低于直拉单晶硅太阳能电池,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被认为是造成多晶硅电池光电转换率一直无法突破20%的关口。德国弗劳恩霍夫协会科研人员采用新技术,在世界上率先使多晶硅太阳能电池的光电转换率达到20.3%
  从固体物理学上讲,硅材料并不是最理想的光伏材料,这主要是因为硅是间接能带半导体材料,其光吸收系数较低,所以研究其他光伏材料成为一种趋势。其中,碲化镉(CdTe)和铜铟硒(CuInSe2)被认识是两种非常有前途的光伏材料,而且目前已经取得一定的进展,但是距离大规模生产,并与晶体硅太阳电池抗衡需要大量的工作去做
heihei0202 发表于 2009-7-14 15:34 | 显示全部楼层

xiexie

学习了
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lamei835 发表于 2009-8-14 16:40 | 显示全部楼层
多谢楼主!
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jasonwyw 发表于 2009-8-20 17:23 | 显示全部楼层
这样的区别啊
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