合平膠業為您淺析單晶硅與多晶硅

光伏組件(俗稱光伏板、太陽能電池板)主要包括多晶硅組件和單晶硅組件。 作為新能源示范基地,我們在向參觀者講解系統優化和集成技術的過程中遇到了很多客人。 單晶元件和多晶元件有什么區別? 哪個更好?我不知道,我不明白,許多疑問由此而生。
今天小編就來為大家整理一下這個思路。  
 
 硅有兩種同素異形體,晶體和非晶。 晶體硅分為單晶硅和多晶硅。 單晶硅和多晶硅的區別在于,當熔融的單晶硅凝固時,硅原子以菱形晶格排列成許多晶核。 如果這些晶核生長成晶面取向相同的晶粒就形成單晶硅。
如果這些晶核生長成不同晶面取向的晶粒,就會形成多晶硅。 它們都具有金剛石晶格,晶體硬而脆,有金屬光澤,能導電,但導電率低于金屬,且隨溫度升高而增大,具有半導體性質。

單晶硅是日常生活中電子計算機、自動控制系統等現代科學技術中不可缺少的基礎材料。 電視、電腦、冰箱、電話、手表、汽車,都離不開單晶硅材料。 作為科技應用的熱門材料之一,單晶硅已經滲透到人們生活的每一個角落。  
 
 單晶硅是航天飛機、航天器和太空人造衛星不可缺少的原材料。 在征服宇宙的征程中,人類每一步都在進步,單晶硅的身影出現了。 航空航天設備的大部分部件都是基于單晶硅。 沒有單晶硅,衛星就沒有能量,沒有單晶硅,
航天飛機和宇航員就無法與地球接觸。 單晶硅作為人類科技進步的基石,為人類征服太空做出了不可磨滅的貢獻。  
 
 用金屬鎂或鋁還原二氧化硅可以制成低純度的元素硅,但這是非晶硅。 結晶硅是在電弧爐中用碳還原二氧化硅制成的,可用于生產硅鋼片。 用作半導體的超純硅的制備方法是先用低純度硅、氯化氫和氯的混合物制備三氯硅烷,
然后通過蒸餾純化。 然后在還原爐中用純氫還原三氯硅烷,將硅沉積在由超純硅制成的細芯上。 這樣得到的超純硅稱為多晶硅,放置在單晶爐中。 可拉成單晶硅,可用作半導體材料。 資源豐富,價格低廉。 大多數半導體材料使用硅。  
 
 多晶硅是元素硅的一種形式。 當熔融的單質硅在過冷條件下凝固時,硅原子以金剛石晶格的形式排列成許多晶核。 如果這些晶核生長成具有不同晶面取向的晶粒,這些晶粒結合結晶成多晶硅。 多晶硅可作為提拉單晶硅的原料。
多晶硅和單晶硅的區別主要表現在物理性能上。 例如,在力學性能、光學性能和熱性能方面,各向異性遠不如單晶硅明顯; 在電性能方面,多晶硅晶體的導電性遠不如單晶硅顯著,甚至幾乎沒有導電性。 在化學活性方面,兩者的差別是極小的。
從外觀上可以區分多晶硅和單晶硅,但真正的鑒別必須通過晶面方向、導電類型和電阻率的分析確定。  
 
 高純單晶硅是一種重要的半導體材料。 在單晶硅中摻雜微量IIIA族元素,形成p型硅半導體; 摻雜微量的第三VA族元素形成n型和p型半導體,并將它們組合成太陽能芯片,將輻射能轉化為電能。 它是一種很有前途的能源開發材料。
多晶硅具有金剛石晶格,晶體硬而脆,有金屬光澤,能導電,但導電率比金屬低,隨溫度升高而增大,具有半導體性質。 結晶硅的熔點為1410℃,沸點為2355℃。 非晶硅是一種黑灰色粉末。  
 
 多晶硅被視為微電子產業和光伏產業的“基石”。 是一種跨越化工、冶金、機械、電子等多個學科和領域的高新技術產品。 它是半導體、大規模集成電路和太陽能電池產業的重要基礎原材料,硅酮膠是硅產品產業鏈中極其重要的中間產品。
其開發應用水平已成為衡量一個國家綜合國力、國防實力和現代化水平的重要標志。  
 
 單晶硅光伏組件采用高純度單晶硅棒制成,光電轉換率高,在弱光條件下性能優于同類產品。 它們目前廣泛應用于大型光伏電站。 目前,單晶硅光伏組件發電效率可達21%左右,第一年衰減率不高于3%,后續年份不高于0.7%。  
 
 多晶硅光伏組件由多晶太陽能電池以不同的串聯和并聯陣列排列而成。 多晶硅光伏組件的發電效率通常在17%左右,一年內衰減率不應高于2.5%,隨后幾年不應高于0.7%。


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 單晶硅電池和多晶硅電池的初始原材料都是原生多晶硅,類似于微晶態的存在。 為了能夠發電,需要將微晶硅制成晶體硅,并且需要精確控制晶體硅的晶體取向。 單晶電池和多晶電池之間唯一不能輕易互換的是晶體生長過程。
在這個環節中,將原來的多晶硅在單晶爐中生產成單晶取向、無晶界、位錯缺陷、雜質密度極低的單晶硅棒。 多晶晶體本身的生長過程決定了它不能生長大面積的單晶取向(單晶)。 多晶的本質是大量小單晶的聚集。

最佳傾角固定多晶硅光伏板
 
 在組件封裝材料可靠的前提下,影響單晶組件與多晶組件可靠性差異的關鍵因素是功率衰減指數。 分為初始光衰減和長期衰減兩種。 目前的單晶電池主要是P型。 該電池在陽光照射 2-3 周后會經歷 2%~3% 的快速功率衰減。
原因是硼在晶體生長中作為摻雜劑,混入的氧原子較多,置換硼和間隙氧在光照下被激發形成更深的能級缺陷,造成載流子復合和電池性能下降。 太陽能電池的功率將在 4 個月或更長時間內恢復(取決于陽光的強度和時間)。 
1年后,累計衰減約2.5%~3%,趨于穩定。 多晶電池不存在上述問題,但由于自身無法克服的高雜質濃度和位錯缺陷,在陽光照射下電池性能會持續下降至3%左右,無法恢復。 目前,市場上多晶組件的功率保證第一年達到97%~97.5%,25年末保證不低于80%。
也就是說,第一年初始光衰穩定后,此后每年遞減0.71%~0.73%。 由于采用了晶體結構完美的硅材料,單晶模組內部結構更加穩定。 首年電力保障97%,25年末保障不低于83.8%。 第二年到25年平均年衰減只有0.5%,
 
從外觀上看,單晶硅電池的四個角都是圓角,表面沒有花紋; 它們是深藍色的,幾乎是黑色的; 而多晶硅電池的四個角為方角,表面有類似冰花的圖案。  , 天藍色,色彩鮮艷。

最佳傾角固定式單晶硅光伏板

鐘控斜單軸多晶硅光伏板 
 
 制造工藝 
 
 多晶電池的生產工藝步驟比單晶電池少,因此多晶硅太陽能電池制造過程中消耗的能量大于 單晶硅太陽能電池片略少,因此單晶硅組件價格略高。  
 
 晶體質量的差異 
 
 單晶硅片是一個完整的晶格排列。 多晶硅片是由多個帶有缺陷和許多雜質的微小單晶組合而成,從而降低了多晶電池的轉換效率以及各種因素的綜合作用,使得單晶硅光伏組件的轉換效率高于多晶硅,從而 在轉換效率方面表現出優勢。


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