1. 硅片技術對比

1.1硅片主要生產(chǎn)流程

????????多晶硅片主要生產(chǎn)流程包括：硅石采購、工業(yè)硅料制備、多晶硅料制備、多晶硅錠制備、切片五個環(huán)節(jié)；

????????單晶硅片主要生產(chǎn)流程包括：硅石采購、工業(yè)硅料制備、多晶硅料制備、單晶硅棒制備、切片五個環(huán)節(jié)；

1.2多晶硅片與單晶硅片生產(chǎn)流程的異同點

（1）相同點

????????多晶硅片與單晶硅片在硅石采購、工業(yè)硅料制備、多晶硅料制備這三個環(huán)節(jié)中過程是完全一樣的。也就是說：多晶硅片與單晶硅片在制備過程中，多晶硅錠與單晶硅棒的原材料都是多晶硅料。

（2）不同點

????????國內(nèi)外生產(chǎn)多晶硅錠的主流方法為熱交換法（鑄錠法）。多晶硅錠制備過程可以簡化為：直接把硅料倒入坩堝中融化，然后冷卻定型成方形多晶硅錠（可以理解成一個提純過程，實質(zhì)上是一種原子結(jié)構(gòu)半重構(gòu)過程）。多晶硅錠仍然是多晶硅，只是純度比多晶硅料高很多。多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，其原子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)長程無序排列（短程有序），由晶核長成晶面取向不同的晶粒組成，因此雜質(zhì)含量、位錯缺陷（晶界）比較多，這些缺陷會降低載流子壽命。一般，晶粒尺寸越小，位錯缺陷數(shù)量越多，多晶硅片質(zhì)量越差。通過肉眼可以觀察到多晶硅片表面像有很多碎玻璃在里面，如圖2所示。多晶硅錠在生長過程中，由底部到頂部電阻率逐漸降低，因此，由硅錠不同部位切出的硅片電阻率不同，導致最終產(chǎn)出的電池轉(zhuǎn)換效率出現(xiàn)較大差異；另外，同一鑄錠角、邊、中心區(qū)域硅片的雜質(zhì)、位錯等缺陷不一致，這些缺陷會導致電池片產(chǎn)出后載流子壽命存在差異，從而導致電性能存在差異。多晶硅錠中所含的O和C原子等雜質(zhì)雜質(zhì)濃度較高，導致其在運用中影響了多晶硅的光電轉(zhuǎn)換效率。

????????國內(nèi)外生產(chǎn)單晶硅棒的主流方法為西門子法。西門子法直拉過程是一個原子結(jié)構(gòu)重組的過程（原子結(jié)構(gòu)全重構(gòu)過程），從而將熔融的多晶硅料拉制成單晶硅棒。單晶硅棒是單晶硅，單晶硅是單質(zhì)硅的另一種形態(tài)，其原子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)長程有序排列，由規(guī)則可重復的晶胞組成，原子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)各向異性。單晶硅中位錯缺陷、雜質(zhì)（O和C等）少，純度高，因此載流子壽命大于多晶硅片，有文獻表明：單晶硅載流子壽命是多晶硅載流子壽命的5倍。通過肉眼可以觀察到單晶硅片表面很光亮，如圖3所示。

1.?多晶太陽電池與單晶太陽電池異同點

2.1相同點

????????采用多晶硅片制成多晶太陽能電池的工藝流程，與采用單晶硅片制成單晶太陽能電池的工藝流程基本相同，并且多晶電池與單晶電池的結(jié)構(gòu)也相同。常見的鈍化技術、PERC技術、多主柵技術（MBB）、半片技術均適用于多晶和單晶太陽能電池。

2.2不同點

（1）電池制備過程中唯一不同之處只在硅片不同；

（2）常規(guī)單晶硅太陽能電池效率已達24%，常規(guī)多晶硅電池效率可達20%,單晶硅電池效率明顯大于多晶太陽能電池。

（3）外觀上，單晶硅電池片的四個角呈現(xiàn)圓弧狀，表面沒有花紋；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。

3.多晶硅電池與單晶硅電池效率差異分析

????????從電池制備工藝對比可以看出，單晶硅太陽能電池與多晶硅太陽能電池的效率差異原因主要在于硅片質(zhì)量差異。 光電轉(zhuǎn)換效率差異原因如下：

（1）多晶硅材料本身缺陷

????????多晶硅片內(nèi)有很多晶界和缺陷，以及高密度的雜質(zhì)聚集區(qū)。這些晶界和缺陷等會對光生載流子起到陷阱作用，從而增加了載流子的復合機率，降低光生載流子（光生載流子數(shù)量與電流大小成正比，即光生載流子數(shù)量越多，電池的電流越大，效率越高）壽命，引起光電轉(zhuǎn)換效率降低。單晶硅片基本上沒有晶界，缺陷少，雜質(zhì)陷阱也少，因此其少子壽命高，因而轉(zhuǎn)換率更高。

（2）多晶硅材料內(nèi)部雜質(zhì)數(shù)量較多

????????多晶硅在生產(chǎn)中采用的是鑄錠法（可以理解成一個提純過程，實質(zhì)上是一種原子結(jié)構(gòu)半重構(gòu)過程），因此其中所含的O和C原子等雜質(zhì)雜質(zhì)濃度較高，這些雜質(zhì)會起到陷阱作用，從而增加了載流子的復合機率，降低光生載流子壽命，引起光電轉(zhuǎn)換效率降低。

單晶硅片生產(chǎn)以多晶硅為原料，以直拉法為主要生產(chǎn)工藝（原子結(jié)構(gòu)全重構(gòu)過程），使得其中的O和C原子的雜質(zhì)濃度低于多晶硅片，從而轉(zhuǎn)換效率高；

（3）多晶硅電池P-N結(jié)的厚度較薄

????????多晶硅電池在生產(chǎn)工藝中，由于其工藝的制約，導致其P-N結(jié)的厚度較薄，使得P-N 結(jié)對入射光的利用率有所降低，導致其轉(zhuǎn)換效率有所下降；

單晶硅片由于工藝的特殊，其對應的P-N結(jié)厚度也會厚一點，其對入射光的利用率較單晶硅電池更高，所以其光電轉(zhuǎn)換效率高于多晶硅；

（4）多晶硅太陽能電池對入射光的利用率較單晶電池低

????????多晶硅電池在發(fā)電過程中，由于其材料內(nèi)部含有較多缺陷和雜質(zhì)。因此，多晶硅電池的內(nèi)部電阻會高于單晶硅的內(nèi)部電阻，使得單晶硅的轉(zhuǎn)換效率高于多晶硅。

參考文獻：[1] 謝運, 薛匯麗, 曾順軍. 淺析單晶硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率高于多晶硅太陽能電池的原因[J]. 中國科技投資, 2016, 000(016):188-188,193.