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单晶硅和多晶体能相互转化吗

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单晶硅和多晶体能相互转化吗


        

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  • 2023-09-24 21:00:06

    可以。

    当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成晶核,其晶核长成晶面取向相同的晶粒,形成单晶硅。长一些材料的单晶就是拿多晶原料长的,单晶生长条件一般比较苛刻。

    单晶到多晶更简单,块体单晶加热融化,降温,一般长出来就是同种材料的多晶了。

    单晶硅和多晶硅的区别是当熔融的单质硅凝固时,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,则形成单晶硅如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则形成多晶硅。

    单晶硅和多晶体能相互转化吗

    可以互相转化

    光伏组件(俗称光伏板、太阳能板)主要包括多晶硅组件和单晶硅组件。作为新能源⽰范基地,我们在为参观者讲解系统优化集成技术的过程中,遇到很多来宾对单晶、多晶组件有啥区别哪个好不清楚,不明⽩,并由此产⽣诸多的疑惑。

    硅有晶态和⽆定形两种同素异形体。晶态硅⼜分为单晶硅和多晶硅,单晶硅和多晶硅的区别是,当熔融的单质硅凝固时,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,则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶⾯取向不同的晶粒,则形成多晶硅。它们均具有⾦刚⽯晶格,晶体硬⽽脆,具有⾦属光泽,能导电,但导电率不及⾦属,且随温度升⾼⽽增加,具有半导体性质。

    单晶硅在⽇常⽣活中是电⼦计算机、⾃动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。电视、电脑、冰箱、电话、⼿表、汽车,处处都离不开单晶硅材料,单晶硅作为科技应⽤普及材料之⼀,已经渗透到⼈们⽣活中的各个⾓落。

    单晶硅在太空中是航天飞机、宇宙飞船、⼈造卫星必不可少的原材料。⼈类在征服宇宙的征途上,所取得的每⼀步进步,都有着单晶硅的⾝影。航天器材⼤部分的零部件都要以单晶硅为基础。离开单晶硅,卫星会没有能源,没有单晶硅,航天飞机和宇航员不会和地球取得联系,单晶硅作为⼈类科技进步的基⽯,为⼈类征服太空作出了不可磨灭的贡献。

    纯度不⾼的单质硅可⽤⾦属镁或铝还原⼆氧化硅制得,但这是⽆定形硅。晶形硅则要在电弧炉内⽤碳还原⼆氧化硅制得,它可⽤来⽣产硅钢⽚。⽤作半导体的超纯硅的制法则是先⽤纯度不⾼的硅与氯化氢和氯⽓的混合物作⽤,制取三氯氢硅,并⽤精馏法提纯。然后在还原炉内⽤纯氢将三氯氢硅还原,硅就沉积在⽤超纯硅制成的细芯上,这样制得的超纯硅称为多晶硅,把它放在单晶炉内,就可拉制成单晶硅,可⽤作半导体材料,它的来源丰富,价格便宜,⼤部分半导体材料都⽤硅。

    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。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。例如,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。在化学活性⽅⾯,两者的差异极⼩。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别,但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶⾯⽅向、导电类型和电阻率等。

    ⾼纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺⼊微量的第IIIA族元素,形成p型硅半导体掺⼊微量的第VA族元素,形成n型和p型半导体结合在⼀起,可做成太阳能芯⽚,将辐射能转变为电能。在开发能源⽅⾯是⼀种很有前途的材料。多晶硅具有⾦刚⽯晶格,晶体硬⽽脆,具有⾦属光泽,能导电,但导电率不及⾦属,且随温度升⾼⽽增加,具有半导体性质。晶态硅的熔点1410℃,沸点2355℃,⽆定形硅是⼀种⿊灰⾊的粉末。

    多晶硅被喻为微电⼦产业和光伏产业的“基⽯”,它是跨化⼯、冶⾦、机械、电⼦等多学科、多领域的⾼新技术产品,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,是硅产品产业链中极为重要的中间产品。它的发展与应⽤⽔平,已经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。

    单晶硅光伏组件是以⾼纯的单晶硅棒为原料,光电转换率较⾼,在弱光条件下表现⽐同类产品更好,⽬前⼴泛应⽤于⼤型光伏电站中。⽬前,单晶硅光伏组件的发电效率可以达到21%左右,衰减率第⼀年内不得⾼于3%,后续每年不得⾼于0.7%。

    多晶硅光伏组件是由多晶太阳能电池⽚按照不同的串、并阵列排列⽽构成的。多晶硅光伏组件的发电效率通常在17%左右,衰减率⼀年内不得⾼于2.5%,后续年内不⾼于0.7%。

    单晶硅电池和多晶硅电池的初始原材料都是原⽣多晶硅,类似于微晶状态存在。要具备发电能⼒,就必须将微晶状态的硅制成晶体硅,⽽晶体硅的晶向需要精确控制。单晶电池和多晶电池在制程上唯⼀⽆法轻易互换的就是晶体⽣长环节。在这个环节,原⽣多晶硅在单晶炉内会⽣产成单⼀晶向、⽆晶界、位错缺陷和杂质密度极低的单晶硅棒。多晶晶体的⽣长⼯艺本⾝决定了它⽆法⽣长出⼤⾯积单⼀晶向的晶体(单晶),多晶的本质就是⼤量的⼩单晶的集合体。

    李***

    2023-09-24 21:00:06

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