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单晶硅，多晶硅，非晶硅的区别和性能差异

一、单晶硅太阳能电池
名称：单晶硅

英文名：Monocrystallinesilicon
单晶硅是一种比较活泼的非金属元素，是晶体材料的重要组成部分。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。纯度要求达到99.9999％，甚至达到99.9999999％以上。用于
制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而
成。
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。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元
素，如硼可提高其导电的程度，而形成p型硅半导体；如掺入微量的ⅤA族元素，
如磷或砷也可提高导电程度，形成n型硅半导体。单晶硅的制法通常是先制得多
晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。单晶
硅主要用于制作半导体元件。
用途：是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、
二极管、开关器件等。
二、多晶硅太阳能电池
名称：多晶硅

英文名：polycrystallinesilicon
性质：灰色金属光泽。密度2.32~2.34。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢
氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间，室温下
质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。
常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下，具有较大的化学
活泼性，能与几乎任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材
料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。
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。
用途：电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录
像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯
化，再经冷凝、精馏、还原而得。
三、非晶硅太阳电池
名称：非晶硅

英文名：amorphoussilicon
物理性质：非晶硅是一种直接能带半导体，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，并不需要声子的帮助，因而非晶硅可以做得很薄，还有制作成本低的优点.
制备方法：由非晶态合金的制备知道，要获得非晶态，需要有高的冷却速率，
而对冷却速率的具体要求随材料而定。硅要求有极高的冷却速率，用液态快速淬
火的方法目前还无法得到非晶态。近年来，发展了许多种气相淀积非晶态硅膜的
技术，其中包括真空蒸发、辉光放电、溅射及化学气相淀积等方法。一般所用的

主要原料是单硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、四氟化硅(SiF4)等，纯度要求很
高。

用途：可以制成非晶硅场效应晶体管;用于液晶显示器件、集成式a—Si倒相
器、集成式图象传感器、以及双稳态多谐振荡器等器件中作为非线性器件;利用
非晶硅膜可以制成各种光敏、位敏、力敏、热敏等传感器;利用非晶硅膜制做静
电复印感光膜，不仅复印速率会大大提高，而且图象清晰，使用寿命长;等
等。
非晶硅太阳电池是1976年有出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多
晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低，非常吸引人。
制造非晶硅太阳电池的方法有多种，最常见的是辉光放电法，还有反应溅射法、
化学气相沉积法、电子束蒸发法和热分解硅烷法等。辉光放电法是将一石英容器
抽成真空，充入氢气或氩气稀释的硅烷，用射频电源加热，使硅烷电离，形成等
离子体。非晶硅膜就沉积在被加热的衬底上。若硅烷中掺人适量的氢化磷或氢化

硼，即可得到N型或P型的非晶硅膜。衬底材料一般用玻璃或不锈钢板。这种
制备非晶硅薄膜的工艺，主要取决于严格控制气压、流速和射频功率，对衬底的
温度也很重要。非晶硅太阳电池的结构有各种不同，其中有一种较好的结构叫

PiN电池，它是在衬底上先沉积一层掺磷的N型非晶硅，再沉积一层未掺杂的i
层，然后再沉积一层掺硼的P型非晶硅，最后用电子束蒸发一层减反射膜，并
蒸镀银电极。此种制作工艺，可以采用一连串沉积室，在生产中构成连续程序，
以实现大批量生产。同时，非晶硅太阳电池很薄，可以制成叠层式，或采用集成
电路的方法制造，在一个平面上，用适当的掩模工艺，一次制作多个串联电池，
以获得较高的电压。因为普通晶体硅太阳电池单个