在太陽能利用上,單晶硅和多晶硅也發(fā)揮著巨大的作用。要使太陽能發(fā)電具有較大的市場(chǎng),被廣大的消費(fèi)者接受,就必須提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率,降低生產(chǎn)成本。從國(guó)際太陽電池的發(fā)展過程可以看出其發(fā)展趨勢(shì)為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。
多晶硅和多晶硅的區(qū)別是,當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核,如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向相同的晶粒,則形成單晶硅。如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒,則形成多晶硅。多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面,多晶硅均不如單晶硅。多晶硅可作為拉制單晶硅的原料
冶金級(jí)硅的提煉并不難。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來的硅的純度約98-99%,但半導(dǎo)體工業(yè)用硅還必須進(jìn)行高度提純(電子級(jí)多晶硅純度要求11N,太陽能電池級(jí)只要求6N)。而在提純過程中,有一項(xiàng)“三氯氫硅還原法(西門子法)”的關(guān)鍵技術(shù)我國(guó)還沒有掌握,由于沒有這項(xiàng)技術(shù),我國(guó)在提煉過程中70%以上的多晶硅都通過氯氣排放了,不僅提煉成本高,而且環(huán)境污染非常嚴(yán)重。我國(guó)每年都從石英石中提取大量的工業(yè)硅,以1美元/公斤的價(jià)格出口到德國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó),而這些國(guó)家把工業(yè)硅加工成高純度的晶體硅材料,以46-80美元/公斤的價(jià)格賣給我國(guó)的太陽能企業(yè)。
得到高純度的多晶硅后,還要在單晶爐中熔煉成單晶硅,以后切片后供集成電路制造等用??梢杂糜诙O管級(jí)、整流器件級(jí)、電路級(jí)以及太陽能電池級(jí)單晶產(chǎn)品的生產(chǎn)和深加工制造,其后續(xù)產(chǎn)品集成電路和半導(dǎo)體分離器件已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,在軍事電子設(shè)備中也占有重要地位。