1947年,美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了半導(dǎo)體點(diǎn)接觸晶體管,從此開拓了硅材料的高速發(fā)展時代。1958年,美國2家公司率先發(fā)明了半導(dǎo)體集成電路IC產(chǎn)品。目前,信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已進(jìn)入特大規(guī)模集成時代。信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度是國家實(shí)力的體現(xiàn),現(xiàn)在全世界有95%以上的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)材料是由硅晶體材料制成。
硅材料包括單晶硅、多晶硅和非晶硅。單晶硅具有規(guī)則的結(jié)構(gòu),它比多晶硅光電轉(zhuǎn)換率高。
非晶硅中的硅原子是隨機(jī)分布的,其光電轉(zhuǎn)換率也低于單晶硅,但是與晶體硅相比,它能捕捉到更多的光子,同時在非晶硅中添加鍺或碳進(jìn)行合金化可以增強(qiáng)其這一特性。
晶體和非晶體的區(qū)別
日常所見到的固體分為非晶體和晶體兩大類,非晶體物質(zhì)的內(nèi)部原子排列沒有一定的規(guī)律,當(dāng)斷裂時斷口也是隨機(jī)的,如塑料和玻璃等,而稱之為晶體的物質(zhì),外形呈現(xiàn)天然的有規(guī)則的多面體,具有明顯的棱角與平面,其內(nèi)部的原子是按照一定的規(guī)律整齊的排列起來,所以破裂時也按照一定的平面斷開,如食鹽、水晶等。
單晶體和多晶體的區(qū)別
有的晶體是由許許多多的小晶粒組成,若晶粒之間的排列沒有規(guī)則,這種晶體稱之為多晶體,如金屬銅和鐵。但也有晶體本身是一個完整的大晶粒,這種晶體稱之為單晶體,如水晶和晶剛石。
單晶硅與多晶硅光伏電池的區(qū)別
單晶硅電池具有電池轉(zhuǎn)換效率高,穩(wěn)定性好,但是成本較高。多晶硅電池成本低,轉(zhuǎn)換效率略低于直拉單晶硅太陽能電池,材料中的各種缺陷,如晶界、位錯、微缺陷,和材料中的雜質(zhì)碳和氧,以及工藝過程中玷污的過渡族金屬。
單晶硅、多晶硅光伏組件的區(qū)別
1.外觀形態(tài)區(qū)別
單晶硅:電池片呈正方形、倒圓角形,深藍(lán)色;
多晶硅:電池片呈正方形,天藍(lán)色。
2.轉(zhuǎn)化率區(qū)別:
單晶硅:16-18%,實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)化率可達(dá)到25%,光電轉(zhuǎn)化效率高,可靠性高,發(fā)電量稍高;
多晶硅:14-16%,實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)化率可達(dá)到20.4%,光電轉(zhuǎn)化效率稍低。
3.單、多晶硅電池片產(chǎn)業(yè)鏈對比
單、多晶硅電池片光伏產(chǎn)業(yè)鏈對比,從硅料到硅棒、硅片、電池、組件再到系統(tǒng)。單晶和多晶的差別主要在于原材料的制備方面,單晶硅是直拉提升法,
多晶硅是注定方法,后端制造工藝只有一些細(xì)微差別。
4.晶體品質(zhì)差異
單晶硅片、是一種完整的晶格排列:多晶硅片,它是多個微小的單晶組合,有缺陷,雜質(zhì)多,因此降低了多晶電池的轉(zhuǎn)換效率。各種因素綜合作用使得單晶硅光伏組件比多晶硅高出數(shù)十倍,從而表新出轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢。
5.電學(xué)性能差異
單多晶硅的少子壽命對比。藍(lán)色代表少子壽命較高的區(qū)域,紅色代表少子壽命較低的區(qū)域。很明顯,單晶的少子壽命是明顯高于多晶的。
中國最大的多晶硅廠家
2022年,全球多晶硅有效產(chǎn)能達(dá)到134.1萬噸,其中中國產(chǎn)能占比87%;據(jù)Solarzoom援引硅業(yè)分會預(yù)測,2023年底國內(nèi)硅料產(chǎn)能有望達(dá)240萬噸。
據(jù)CPIA,2022年多晶硅環(huán)節(jié)前五大企業(yè)產(chǎn)量合計約72萬噸,CR5達(dá)87.1%,在產(chǎn)業(yè)鏈中硅料環(huán)節(jié)的集中度最高。2022年國內(nèi)多晶硅在產(chǎn)廠商在14家左右。多晶硅市場企業(yè)主要包括生產(chǎn)企業(yè)包括通威股份、新疆大全、協(xié)鑫科技、新特能源、東方希望、江蘇中能和亞洲硅業(yè)等企業(yè)。根據(jù)目前優(yōu)質(zhì)企業(yè)擴(kuò)張情況,多晶硅產(chǎn)品第一梯隊企業(yè)有通威股份、新疆大全、新特能源和協(xié)鑫新疆四家企業(yè),從產(chǎn)能占比看:
通威股份大約占總產(chǎn)能的29%,新疆大全占比約為18%,協(xié)鑫科技占比約為16%,新特能源占比約13%。第二梯隊企業(yè)有東方希望、江蘇中能和亞洲硅業(yè),以上三家企業(yè)產(chǎn)能占比約為20%,前七家企業(yè)產(chǎn)能占比達(dá)到95%以上,行業(yè)集中度較高,同時受到行業(yè)高純度要求、高設(shè)備投資及較長的擴(kuò)產(chǎn)周期影響,行業(yè)競爭格局較為穩(wěn)定。
目前全球最大的多晶硅及硅片生產(chǎn)商是保利協(xié)鑫能源控股有限公司,中國最大的多晶硅廠家則是通威股份。據(jù)統(tǒng)計,2017年到2022年,通威股份全線擴(kuò)產(chǎn),僅經(jīng)過一年,多晶硅產(chǎn)量就從全國第三邁入了世界第三,并在之后的多年時間里一直蟬聯(lián)多晶硅產(chǎn)能冠軍。
原標(biāo)題:?單晶硅、多晶硅和非晶硅的區(qū)別,中國最大的多晶硅廠家