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光伏組件（俗稱光伏板、太陽能板）主要包括多晶硅組件和單晶硅組件。作為新能源示范基地，我們在為參觀者講解系統(tǒng)優(yōu)化集成技術的過程中，遇到很多來賓對單晶、多晶組件有啥區(qū)別？哪個好？不清楚，不明白，并由此產生諸多的疑惑。今天，小編就在這里給大家理一理這個思路。

硅有晶態(tài)和無定形兩種同素異形體。晶態(tài)硅又分為單晶硅和多晶硅，單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。它們均具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導電，但導電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導體性質。


單晶硅在日常生活中是電子計算機、自動控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學技術中不可缺少的基本材料。電視、電腦、冰箱、電話、手表、汽車，處處都離不開單晶硅材料，單晶硅作為科技應用普及材料之一，已經滲透到人們生活中的各個角落。

單晶硅在太空中是航天飛機、宇宙飛船、人造衛(wèi)星必不可少的原材料。人類在征服宇宙的征途上，所取得的每一步進步，都有著單晶硅的身影。航天器材大部分的零部件都要以單晶硅為基礎。離開單晶硅，衛(wèi)星會沒有能源，沒有單晶硅，航天飛機和宇航員不會和地球取得聯(lián)系，單晶硅作為人類科技進步的基石，為人類征服太空作出了不可磨滅的貢獻。

純度不高的單質硅可用金屬鎂或鋁還原二氧化硅制得，但這是無定形硅。晶形硅則要在電弧爐內用碳還原二氧化硅制得，它可用來生產硅鋼片。用作半導體的超純硅的制法則是先用純度不高的硅與氯化氫和氯氣的混合物作用，制取三氯氫硅，并用精餾法提純。然后在還原爐內用純氫將三氯氫硅還原，硅就沉積在用超純硅制成的細芯上，這樣制得的超純硅稱為多晶硅，把它放在單晶爐內，就可拉制成單晶硅，可用作半導體材料，它的來源豐富，價格便宜，大部分半導體材料都用硅。

多晶硅是單質硅的一種形態(tài)。熔融的單質硅在過冷條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結合起來，就結晶成多晶硅。多晶硅可作拉制單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質方面。例如，在力學性質、光學性質和熱學性質的各向異性方面，遠不如單晶硅明顯；在電學性質方面，多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒有導電性。在化學活性方面，兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別，但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導電類型和電阻率等。

高純的單晶硅是重要的半導體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導體；摻入微量的第VA族元素，形成n型和p型半導體結合在一起，可做成太陽能芯片，將輻射能轉變?yōu)殡娔?。在開發(fā)能源方面是一種很有前途的材料。多晶硅具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導電，但導電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導體性質。晶態(tài)硅的熔點1410℃,沸點2355℃，無定形硅是一種黑灰色的粉末。

多晶硅被喻為微電子產業(yè)和光伏產業(yè)的“基石”，它是跨化工、冶金、機械、電子等多學科、多領域的高新技術產品，是半導體、大規(guī)模集成電路和太陽能電池產業(yè)的重要基礎原材料，是硅產品產業(yè)鏈中極為重要的中間產品。它的發(fā)展與應用水平，已經成為衡量一個國家綜合國力、國防實力和現(xiàn)代化水平的重要標志。

單晶硅光伏組件是以高純的單晶硅棒為原料，光電轉換率較高，在弱光條件下表現(xiàn)比同類產品更好，目前廣泛應用于大型光伏電站中。目前，單晶硅光伏組件的發(fā)電效率可以達到21%左右，衰減率第一年內不得高于3%，后續(xù)每年不得高于0.7%。

多晶硅光伏組件是由多晶太陽能電池片按照不同的串、并陣列排列而構成的。多晶硅光伏組件的發(fā)電效率通常在17%左右，衰減率一年內不得高于2.5%，后續(xù)年內不高于0.7%。


單晶硅電池和多晶硅電池的初始原材料都是原生多晶硅，類似于微晶狀態(tài)存在。要具備發(fā)電能力，就必須將微晶狀態(tài)的硅制成晶體硅，而晶體硅的晶向需要精確控制。單晶電池和多晶電池在制程上唯一無法輕易互換的就是晶體生長環(huán)節(jié)。在這個環(huán)節(jié)，原生多晶硅在單晶爐內會生產成單一晶向、無晶界、位錯缺陷和雜質密度極低的單晶硅棒。多晶晶體的生長工藝本身決定了它無法生長出大面積單一晶向的晶體（單晶），多晶的本質就是大量的小單晶的集合體。


在組件封裝材料可靠的前提下，影響單晶組件和多晶組件可靠性差異的關鍵因素就是功率衰減指標。它分為初始光衰和長期衰減兩類。目前的單晶電池以P型為主，這種電池在日照2-3周后會發(fā)生2%~3%的快速功率衰減，原因是晶體生長中使用硼作為摻雜劑，同時有較多的氧原子混雜，替位硼和間隙氧在光照下激發(fā)形成較深能級缺陷，引起載流子復合和電池性能衰退。太陽能電池的功率在4個月或更長時間（取決于日照強度和時間）內會發(fā)生恢復，到1年后，累計衰減大約是2.5%~3%，并趨于穩(wěn)定。多晶電池不存在上述問題，但是由于本身無法克服的高雜質濃度和位錯缺陷的影響，在日照下電池性能會持續(xù)衰退到3%左右，并且不會出現(xiàn)恢復現(xiàn)象。目前市場上多晶組件功率保證是第1年達到97%~97.5%，25年末不低于80%，也就是說，第一年初始光衰穩(wěn)定后，以后每年衰減0.71%~0.73%。單晶組件由于使用完美晶體結構的硅材料，內部結構更為穩(wěn)定，第1年功率保證是97%，25年末保證不低于83.8%，第2~25年平均每年衰減僅0.5%，

外觀上，單晶硅電池片的四個角存在倒圓角形，表面沒有花紋；呈深藍色，近乎黑色；而多晶硅電池片的四個角呈現(xiàn)方角，表面有類似冰花一樣的花紋，呈天藍色，顏色鮮艷。



制造工藝

多晶電池比單晶電池生產工藝步驟少，因此多晶硅太陽能電池制造過程中消耗的能量要比單晶硅太陽能電池略少，所以單晶硅組件價格略高。

晶體品質差異

單晶硅片是一種完整的晶格排列，多晶硅片是多個微小的單晶組合，有缺陷、雜質多，因此降低了多晶電池的轉換效率，各種因素綜合作用使得轉換效率單晶硅光伏組件比多晶硅高，從而表現(xiàn)出轉換效率優(yōu)勢。 

原標題：科普:淺析單晶硅與多晶硅