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合平胶业为您浅析单晶硅与多晶硅

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发表于 2021-6-26 09:02:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
光伏组件(俗称光伏板、太阳能电池板)主要包括多晶硅组件和单晶硅组件。 作为新能源示范基地,我们在向参观者讲解系统优化和集成技术的过程中遇到了很多客人。 单晶元件和多晶元件有什么区别? 哪个更好?我不知道,我不明白,许多疑问由此而生。
今天小编就来为大家整理一下这个思路。  


硅有两种同素异形体,晶体和非晶。 晶体硅分为单晶硅和多晶硅。 单晶硅和多晶硅的区别在于,当熔融的单晶硅凝固时,硅原子以菱形晶格排列成许多晶核。 如果这些晶核生长成晶面取向相同的晶粒就形成单晶硅。
如果这些晶核生长成不同晶面取向的晶粒,就会形成多晶硅。 它们都具有金刚石晶格,晶体硬而脆,有金属光泽,能导电,但导电率低于金属,且随温度升高而增大,具有半导体性质。

单晶硅是日常生活中电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基础材料。 电视、电脑、冰箱、电话、手表、汽车,都离不开单晶硅材料。 作为科技应用的热门材料之一,单晶硅已经渗透到人们生活的每一个角落。  

单晶硅是航天飞机、航天器和太空人造卫星不可缺少的原材料。 在征服宇宙的征程中,人类每一步都在进步,单晶硅的身影出现了。 航空航天设备的大部分部件都是基于单晶硅。 没有单晶硅,卫星就没有能量,没有单晶硅,
航天飞机和宇航员就无法与地球接触。 单晶硅作为人类科技进步的基石,为人类征服太空做出了不可磨灭的贡献。  

用金属镁或铝还原二氧化硅可以制成低纯度的元素硅,但这是非晶硅。 结晶硅是在电弧炉中用碳还原二氧化硅制成的,可用于生产硅钢片。 用作半导体的超纯硅的制备方法是先用低纯度硅、氯化氢和氯的混合物制备三氯硅烷,
然后通过蒸馏纯化。 然后在还原炉中用纯氢还原三氯硅烷,将硅沉积在由超纯硅制成的细芯上。 这样得到的超纯硅称为多晶硅,放置在单晶炉中。 可拉成单晶硅,可用作半导体材料。 资源丰富,价格低廉。 大多数半导体材料使用硅。  

多晶硅是元素硅的一种形式。 当熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格的形式排列成许多晶核。 如果这些晶核生长成具有不同晶面取向的晶粒,这些晶粒结合结晶成多晶硅。 多晶硅可作为提拉单晶硅的原料。
多晶硅和单晶硅的区别主要表现在物理性能上。 例如,在力学性能、光学性能和热性能方面,各向异性远不如单晶硅明显; 在电性能方面,多晶硅晶体的导电性远不如单晶硅显着,甚至几乎没有导电性。 在化学活性方面,两者的差别是极小的。
从外观上可以区分多晶硅和单晶硅,但真正的鉴别必须通过晶面方向、导电类型和电阻率的分析确定。  

高纯单晶硅是一种重要的半导体材料。 在单晶硅中掺杂微量IIIA族元素,形成p型硅半导体; 掺杂微量的第三VA族元素形成n型和p型半导体,并将它们组合成太阳能芯片,将辐射能转化为电能。 它是一种很有前途的能源开发材料。
多晶硅具有金刚石晶格,晶体硬而脆,有金属光泽,能导电,但导电率比金属低,随温度升高而增大,具有半导体性质。 结晶硅的熔点为1410℃,沸点为2355℃。 非晶硅是一种黑灰色粉末。  

多晶硅被视为微电子产业和光伏产业的“基石”。 是一种跨越化工、冶金、机械、电子等多个学科和领域的高新技术产品。 它是半导体、大规模集成电路和太阳能电池产业的重要基础原材料,硅酮胶是硅产品产业链中极其重要的中间产品。
其开发应用水平已成为衡量一个国家综合国力、国防实力和现代化水平的重要标志。  

单晶硅光伏组件采用高纯度单晶硅棒制成,光电转换率高,在弱光条件下性能优于同类产品。 它们目前广泛应用于大型光伏电站。 目前,单晶硅光伏组件发电效率可达21%左右,第一年衰减率不高于3%,后续年份不高于0.7%。  

多晶硅光伏组件由多晶太阳能电池以不同的串联和并联阵列排列而成。 多晶硅光伏组件的发电效率通常在17%左右,一年内衰减率不应高于2.5%,随后几年不应高于0.7%。



级联斜单轴单晶硅光伏板

单晶硅电池和多晶硅电池的初始原材料都是原生多晶硅,类似于微晶态的存在。 为了能够发电,需要将微晶硅制成晶体硅,并且需要精确控制晶体硅的晶体取向。 单晶电池和多晶电池之间唯一不能轻易互换的是晶体生长过程。
在这个环节中,将原来的多晶硅在单晶炉中生产成单晶取向、无晶界、位错缺陷、杂质密度极低的单晶硅棒。 多晶晶体本身的生长过程决定了它不能生长大面积的单晶取向(单晶)。 多晶的本质是大量小单晶的聚集。

最佳倾角固定多晶硅光伏板

在组件封装材料可靠的前提下,影响单晶组件与多晶组件可靠性差异的关键因素是功率衰减指数。 分为初始光衰减和长期衰减两种。 目前的单晶电池主要是P型。 该电池在阳光照射 2-3 周后会经历 2%~3% 的快速功率衰减。
原因是硼在晶体生长中作为掺杂剂,混入的氧原子较多,置换硼和间隙氧在光照下被激发形成更深的能级缺陷,造成载流子复合和电池性能下降。 太阳能电池的功率将在 4 个月或更长时间内恢复(取决于阳光的强度和时间)。
1年后,累计衰减约2.5%~3%,趋于稳定。 多晶电池不存在上述问题,但由于自身无法克服的高杂质浓度和位错缺陷,在阳光照射下电池性能会持续下降至3%左右,无法恢复。 目前,市场上多晶组件的功率保证第一年达到97%~97.5%,25年末保证不低于80%。
也就是说,第一年初始光衰稳定后,此后每年递减0.71%~0.73%。 由于采用了晶体结构完美的硅材料,单晶模组内部结构更加稳定。 首年电力保障97%,25年末保障不低于83.8%。 第二年到25年平均年衰减只有0.5%,

从外观上看,单晶硅电池的四个角都是圆角,表面没有花纹; 它们是深蓝色的,几乎是黑色的; 而多晶硅电池的四个角为方角,表面有类似冰花的图案。  , 天蓝色,色彩鲜艳。

最佳倾角固定式单晶硅光伏板

钟控斜单轴多晶硅光伏板

制造工艺

多晶电池的生产工艺步骤比单晶电池少,因此多晶硅太阳能电池制造过程中消耗的能量大于 单晶硅太阳能电池片略少,因此单晶硅组件价格略高。  

晶体质量的差异

单晶硅片是一个完整的晶格排列。 多晶硅片是由多个带有缺陷和许多杂质的微小单晶组合而成,从而降低了多晶电池的转换效率以及各种因素的综合作用,使得单晶硅光伏组件的转换效率高于多晶硅,从而 在转换效率方面表现出优势。
文章转载于:https://www.guitongjiao.org/hangyexinwen_301.html




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