多晶硅与单晶硅的扩散分析

一、多晶硅电池与单晶硅电池的比较

1954 年，美国贝尔实验室研制成功第一块单晶硅太阳电池，开创了人类太阳能的新纪

元。

1998 年世界范围内多晶硅太阳电池产量 79.9MW，首次超过了单晶硅太阳电池产量

(75MW)，而且连续三年持续增长，至 2001 年多晶硅太阳电池的市场份额已达 52%，远远
超过单晶硅太阳电池

35%的市场份额。目前世界上单晶硅太阳电池的最高转化效率早就达到

24.7% ，高于 2004 年由德国人制造的 20.3%的多晶硅太阳电池最高效率。生产线上单晶硅太
阳电池的效率高于多晶硅太阳电池效率约

1 个百分点。多晶硅太阳电池与单晶硅太阳电池相

比有如下特点：

(1)比起单晶硅，多晶硅硅片更适合用纯度相对较低的原材料，且有更大的装填量，目

前常见的多晶硅锭达到

250~270 千克。

(2)多晶硅太阳电池是标准正方形，与准方形的单晶硅太阳电池相比多晶硅太阳电池在

组件封装有更高的占空比。

(3)制备多晶硅晶锭比制备单晶硅晶锭耗费更少的能量，相同时间内可冷凝更多的多晶

硅晶锭，生产效率更高。

(4)多晶硅和单晶硅太阳电池内在品质和在同一环境下的使用寿命相同。

(5)单晶硅太阳电池较易实现薄片制备，而多晶硅太阳电池则较难实现薄片制备。单晶

硅与多晶硅太阳电池各有优缺点，目前两种电池都在并行发展。

　　多晶硅片是由很多不同的单晶硅组成，各单晶晶粒晶向不同，形状也不规则。同一晶粒
内部原子排列呈周期性和有序性。多晶硅与单晶硅的主要区别是不同晶向的晶粒间存在晶界。
晶粒间结构复杂，硅原子无序排列，可能存在深能级缺陷的杂质。一方面，界面耗尽了晶界
附近的载流子形成具有一定宽度的耗尽层和势垒；另一方面，作为复合中心浮获电子和空
穴。晶界势垒阻碍载流子的传输，增大了串联电阻；晶界的复合损失减低了收集率，增加了
暗电流；对填充因子不利，对开路电压和短路电流也不利。还有，晶粒晶界内存在相对较多
的杂质，形成漏电电流降低电池的并联电阻。同一多晶硅硅片的晶粒越小晶界越多，增大晶
粒尺寸可以减少晶界的量，提高多晶硅的性能。

鉴于多晶硅的以上结构特点。多晶硅太阳电池制作过程中各个环节均与单晶硅太阳电池