制造单晶硅的方法是什么

（1）

硅的主要来源是石英砂（二氧化硅），硅元素和氧元素通过共价键连接在一起。因此需要将氧元素从二氧化硅中分离出来，换句话说就是要将硅还原出来，采用的方法是将二氧化硅和碳元素（可以用煤、焦炭和木屑等）一起在电弧炉中加热至2100°C左右，这时碳就会将硅还原出来。化学反应方程式为：SiO2 (s) + 2C (s) = Si (s) + 2CO (g)（吸热）

（2）

上一步骤中得到的硅中仍有大约2%的杂质，称为冶金级硅，其纯度与半导体工业要求的相差甚远，因此还需要进一步提纯。方法则是在流化床反应器中混合冶金级硅和氯化氢气体，最后得到沸点仅有31°C的三氯化硅。化学反应方程式为：Si (s) + 3HCl (g) = SiHCl3 (g) + H2 (g)（放热）

(3）

随后将三氯化硅和氢气的混合物蒸馏后再和加热到1100°C的硅棒一起通过气相沉积反应炉中，从而除去氢气，同时析出固态的硅，击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为999999999%的硅，换句话说，也就是平均十亿个硅原子中才有一个杂质原子。

（4）

进行到目前为止，半导体硅晶体对于芯片制造来说还是太小，因此需要把块状多晶硅放入坩埚内加热到1440°C以再次熔化 。为了防止硅在高温下被氧化，坩埚会被抽成真空并注入惰性气体氩气。之后用纯度997%的钨丝悬挂硅晶种探入熔融硅中，晶体成长时，以2~20转/分钟的转速及3~10毫米/分钟的速率缓慢从熔液中拉出：

探入晶体“种子”

长出了所谓的“肩部”

长出了所谓的“身体”

这样一段时间之后就会得到一根纯度极高的硅晶棒，理论上最大直径可达45厘米，最大长度为3米。

以上所简述的硅晶棒制造方法被称为切克劳斯法（Czochralski process，也称为柴氏长晶法），此种方法因成本较低而被广泛采用，除此之外，还有V-布里奇曼法（Vertikalern Bridgman process）和浮动区法（floating zone process）都可以用来制造单晶硅。

硅是地球上储藏最丰富的材料之一，从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。直到上世纪60年代开始，硅材料就取代了原有锗材料。硅材料，因其具有耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料，集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。

熔融的单质硅在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，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。

单晶硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电性，其电导率随温度的升高而增加，有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体。

非晶硅跟单晶硅和多晶硅的区别：

一、结构组成：

1、单晶硅是硅的单晶体，具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。

2、多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅，它是一种良好的半导材料。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。

3、非晶硅是一种半导体，它是硅制备过程中不结晶的产物，它的结构内部有许多所谓的“悬键”，也就是没有和周围的硅原子成键的电子，这些电子在电场作用下就可以产生电流。

二、物理性质：

力学性质、电学性质等方面，非晶硅、多晶硅、单晶硅性能依次变好。

三、光伏电池应用性能：

在猛烈阳光底下，晶体式太阳能电池板较非晶体式能够转化多一倍以上的太阳能为电能，但晶体式的价格比非晶体式的昂贵两三倍以上，而且在阴天的情况下非晶体式反而与晶体式能够收集到差不多一样多的太阳能。

参考资料来源：百度百科-非晶硅

参考资料来源：百度百科-多晶硅

参考资料来源：百度百科-单晶硅

单晶硅的解释

[monocrystalline silicon]

硅的一种,是 重要 的半导体材料

词语分解

单的解释 单 （单） ā 不复杂： 单纯 。简单。 单调 （刼 ）。 独一：单独。 单一 。单词。 只，仅：做事单靠 热情 不够。 奇（）数的：单日。单号。 薄，弱： 单薄 。 衣服被褥只有一层的：单裤。单衣。 覆盖用的布：被单

多晶硅太阳能电池制造过程中消耗的能量要比单晶硅太阳能电池少30％左右，因此多晶硅太阳能电池占全球太阳能电池总产量的份额大，制造成本也小于单晶硅电池，所以使用多晶硅太阳能电池将会更加的节能、环保。

其实可供制造太阳电池的半导体材料很多，随着材料工业的发展、太阳电池的品种将越来越多。目前已进行研究和试制的太阳电池，除硅系列外，还有硫化镉、砷化镓、铜铟硒等许多类型的太阳电池，举不胜举，通常这些材料都会用来制作非晶硅电池。

太阳能发电系统安装注意事项:

1、电池板阵列需要考虑安装方位角、倾斜角。安装方式是对地平面45度左右，阳光照射时间越长越好。

2、电池板之间需避免遮挡。包括周边建筑物(电线杆，房屋檐角等)。

3、支架放置稳定性和牢固性。

4、建造系统地点必须开阔，在安装太阳能电池方阵处不得有高大建筑物或其它东西挡住阳光。

单晶硅太阳能电池板贵一些，两者区别如下：

1、制作工艺不同

加工单晶太阳电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就在硅片上形成P/N结。然后采用丝网印刷法，将配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉，至此，单晶硅太阳电池的单体片就制成了。

加工多晶太阳电池片工艺过程是选择电阻率为100～300欧姆厘米的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎，用1：5的氢氟酸和硝酸混合液进行适当的腐蚀，然后用去离子水冲洗呈中性，并烘干。

用石英坩埚装好多晶硅料，加入适量硼硅，放入浇铸炉，在真空状态中加热熔化。熔化后应保温约20分钟，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材质利用率和方便组装。

2、光电转换率不同

单晶硅电池片在实验室最高转化效率为247%，普通商品化的转换效率为10%-18%。多晶硅太阳能电池实验室最高效率达到203%，普通商品化的一般为10%-16%。虽然看上去单晶硅的转化率更高，但单晶和多晶电池片，制成的太阳能板成品最终的效率是差不多的。

首先，单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池的寿命和稳定性都很好。其次，虽然单晶硅太阳能电池的平均转换效率比多晶硅太阳能电池的平均转换效率高2%左右，但是由于单晶硅太阳能电池只能做成准正方形（四个顶端是圆弧），当组成太阳能电池组件时就有一部分面积填不满，而多晶硅太阳能电池是正方形，不存在这个问题。因此对于太阳能电池板来说，效率基本是一样的。

3、外观不同

颜色：单晶硅面底色是黑色或淡蓝色，多晶硅面底色多是蓝色或彩色。

面积：相同功率的单晶板跟多晶板比较，多晶板面积稍大于单晶板面积。

太阳能板：单晶硅太阳能电池片因为制作工艺问题，一般其半成硅锭为圆柱形，切片后单片单晶硅电池片的四角为圆角，拼接成太阳能板后，会有明显的菱形空隙。

多晶硅太阳能电池片，一般其半成硅锭为立方体形，切片后单片多晶硅电池片为方形，拼接成太阳能板时，有最高的填充率，产品相对也比较美观。

4、市场趋势与价格不同

由于两种太阳能电池材料的制造工艺不一样，多晶硅太阳能电池制造过程中消耗的能量要比单晶硅太阳能电池少30%左右。

从制作成本上来讲，多晶硅太阳能电池比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造更简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此多晶太阳能电池板在如今得到大量发展，也是使用的最广泛的太阳能电池板。

所以单晶太阳能板市场价格相对高一些，但多晶太阳能板的安装使用更加广泛。不过由于单晶电池不能铺满整块太阳能板，而多晶电池没有面积上的浪费，所以综合起来，两者的发电效率并没有多大的差别。

1、在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显;

2、在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。

3、在化学活性方面，两者的差异极小，一般都用多晶硅比较多。

多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

利用价值：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）。

参考资料多晶硅_百度百科

光伏板中的单晶硅与多晶硅的区别：

1、转化效率不同

目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为17%左右，最高的达到24％，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约15％左右。

2、制造的成本不同

单晶硅的制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。

3、使用寿命的不同

多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短，单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。

扩展资料：

单晶硅在太阳能电池中得到广泛的应用。高纯的单晶硅是重要的半导体材料，在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天，利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能，实现了迈向绿色能源革命的开始。

单晶硅太阳能电池的特点：

光电转换效率高，可靠性高；

2先进的扩散技术，保证片内各处转换效率的均匀性；

3运用先进的PECVD成膜技术，在电池表面镀上深蓝色的氮化硅减反射膜，颜色均匀美观；

4应用高品质的金属浆料制作背场和电极，确保良好的导电性。

参考资料来源：

百度百科-光伏板组件

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