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单晶硅与多晶硅的发电量对比分析
　　摘要：罢Ｇ榭鱿(不受限电影响)，10兆瓦单晶硅光伏方阵年3年发电量较10兆瓦多晶硅光伏方阵发电量增加78.2万千瓦时，单晶硅较多晶硅发电量可高出4.58%。”近日，一组青海格尔木20兆瓦光伏电站的运行数据出炉，由组件差异决定的光伏电站系统效率的提升得出的结论。
　　硅业在线赢硅网5月10日讯 “正常情况下(不受限电影响)，10兆瓦单晶硅光伏方阵年3年发电量较10兆瓦多晶硅光伏方阵发电量增加78.2万千瓦时，单晶硅较多晶硅发电量可高出4.58%。”近日，一组青海格尔木20兆瓦光伏电站的运行数据出炉，由组件差异决定的光伏电站系统效率的提升得出的结论。
　　一季度，我国光伏装机容量增长迅猛，基于电站设计、设备选型的探讨具有较高的现实意义。甘肃自然能源研究所副所长李世民表示：“通过对电站实际运行数据的分析，我们能看到单晶硅电池技术所发挥的经济优势。由于单晶硅电池技术发展空间较大，未来高效单晶硅电池发展将日新月异，以单晶硅技术占主导的太阳能电池市场或将来临。”
　　客观、科学比选
　　格尔木20兆瓦光伏电站位于该市南出口，由锦州阳光能源有限公司投资建设，项目一期为10兆瓦单晶硅、10兆瓦多晶硅，2011年12月项目一期投运。
　　据了解，该项目10兆瓦单晶硅组件标准功率为240瓦，采用投资方自行生产的组件;10兆瓦多晶硅组件来自国内一线品牌，其中6兆瓦标准功率为240瓦、4兆瓦标准功率230瓦。该项目设计方河北能源工程设计公司副总经理董晓青对记者表示：“10兆瓦单晶硅光伏方阵较多晶硅光伏方阵发电量增加了4.58%的结论，是在所有外部条件都相同的情况下统计出来的。”众所周知，格尔木市区位于柴达木盆地中南部格尔木河冲积平原上，电站选址为平原地形，不存在地形、地貌、地势的差异，逆变器均采用同一品牌500千瓦集中式逆变器。董晓青强调：“客观地讲，格尔木项目除了组件的差异外在其它外部条件上都是完全相同的，这使得运行数据具备了客观性、真实性、代表性。”在电站现场，记者看到10兆瓦单晶方阵和10兆瓦多晶硅方阵紧邻而建，从外部观察并无差异。“格尔木是我国大型地面光伏电站(装机容量20兆瓦、30兆瓦以上)建设选址的发源地，河北能源工程设计公司认识到跟踪运行数据对于此类电站的设计、设备选型、运维等经验总结有着极为宝贵的示范意义。通过对支架抗腐蚀性、风沙天气影响、防雷接地等因素的跟踪，意外发现单晶硅与多晶硅的发电量差异。”董晓青表示。
　　相关数据显示，今年一季度，全国新增光伏发电装机容量714万千瓦，其中，光伏电站617万千瓦。一季度光伏发电量118亿千瓦时，同比增加48%。
　　李世民对记者表示：“在当下光伏装机快速增长的大环境里，以提高电站收益率为出发点的设计方案优化应当引起全行业的关注。其中涵盖了设备选型、技术规范书细化等一系列问题，行业发展不可回避。”
　　单晶硅市场企稳
　　基于发电量的差异仅是电站设备比选的冰山一角，针对河北省某山区电站同等装机规模的单晶硅、多晶硅组件成本分析，得出了更为惊人的结论——单晶硅组件的每瓦总投资价格比多晶硅组件少0.01元。以单价4.05元、标准功率为280瓦的10兆瓦单晶硅组件，与单价3.95元、标准功率为260瓦的10兆瓦多晶硅组件进行测算，单晶硅在支架耗钢量、汇流箱用量、支流缆、土地租金、土地占用税指标上均表现出成本优势。
　　董晓青表示：“山地项目单晶硅组件在每瓦总投资降低0.01元的基础上，发电量可实现3.2%的增长，综合两方面因素将在电站的内部收益率上发挥很可观的效益。”竞价上网是最终实现平价上网的过渡阶段，也是光伏整个产业链发展的必然趋势。从争取配额到注重电站质量是“十三五”光伏行业的革命性转变。
　　“上网电价在竞争中权重不低20%。确保有实力、有技术、有业绩的企业获得项目资源，促进光伏产业技术进步和成本下降。”今年1月，国家能源局在《关于征求完善太阳能发电规模管理和实行竞争方式配置项目指导意见的函》中提出上述要求。
　　“形势的转变推动着全行业必须从设备选型、采购、设计、施工、运维几个方面提升系统的发电量。”董晓青对记者表示。
　　在“竞价上网”的促使下，市场对于设备选型、采购等因素的认识逐渐加深。据了解，国内央企电站开发商显露出对单晶硅组件的浓厚兴趣。自2015年3月至2016年3月，国内单晶硅市场发展迅速。
　　据不完全统计，2015年3月仅有3家企业参与了单晶硅投标，而到了2016年3月则有12家企业参与了单晶硅投标，其中不仅有多家一直以单晶硅为主的厂商，更不乏一些主推多晶硅的厂商。甚至在3月份中电建海南院的招标中，单晶硅投标厂商已经超过了多晶硅投标厂商。
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单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳能电池的区别
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太阳电池最早问世的是单晶硅太阳电池。硅是地球上极丰富的一种元素，几乎遍地都有硅的存在，可说是取之不尽，用硅来制造太阳电池，原料可谓不缺。但是提炼它却不容易，所以人们在生产单晶硅太阳电池的同时，又研究了多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池，至今商业规模生产的太阳电池，还没有跳出硅的系列。
其实可供制造太阳电池的半导体材料很多，随着材料工业的发展、太阳电池的品种将越来越多。目前已进行研究和试制的太阳电池，除硅系列外，还有硫化镉、砷化镓、铜铟硒等许多类型的太阳电池，举不胜举，以下介绍几种较常见的硅基太阳电池。
　　单晶硅太阳电池
单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池，它的构成和生产工艺已定型，产品已广泛用于宇宙空间和地面设施。这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求99.9999％。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。将单晶硅棒切成片，一般片厚约0.3毫米。硅片经过成形、抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。
加工太阳电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就在硅片上形成P/N结。然后采用丝网印刷法，将配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉，至此，单晶硅太阳电池的单体片就制成了。
单体片经过抽查检验，即可按所需要的规格组装成太阳电池组件（太阳电池板），用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流，最后用框架和封装材料进行封装。用户根据系统设计，可将太阳电池组件组成各种大小不同的太阳电池方阵，亦称太阳电池阵列。目前市场上的单晶硅太阳电池的光电转换平均效率为19％左右，个别公司最近推出的新产品普遍都超出这个值。实验室成果普遍在20％以上。用于宇宙空间站的还有高达50%以上的太阳能电池板。
　　多晶硅太阳电池
单晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳电池生产总成本中己超二分之一，加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状，切片制作太阳电池也是圆片，组成太阳能组件平面利用率低。因此，80年代以来，欧美一些国家投入了多晶硅太阳电池的研制。　目前太阳电池使用的多晶硅材料，多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其工艺过程是选择电阻率为100～300欧姆厘米的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎，用1：5的氢氟酸和硝酸混合液进行适当的腐蚀，然后用去离子水冲洗呈中性，并烘干。用石英坩埚装好多晶硅料，加人适量硼硅，放人浇铸炉，在真空状态中加热熔化。熔化后应保温约20分钟，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材质利用率和方便组装。
多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约12％左右，稍低于单晶硅太阳电池，但是材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。随着技术得提高，目前多晶硅的转换效率也可以达到18%左右。
　　非晶硅太阳电池
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只有0.5伏左右的电压，现在日本生产的非晶硅串联太阳电池可达2.4伏。
目前非晶硅太阳电池存在的问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10％左右，且不够稳定，常有转换效率衰降的现象，所以尚未大量用于作大型太阳能电源，而多半用于弱光电源，如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。估计效率衰降问题克服后，非晶硅太阳电池将促进太阳能利用的大发展，因为它成本低，重量轻，应用更为方便，它可以与房屋的屋面结合构成住户的独立电源。
在猛烈阳光下，单晶体式太阳能电池板较非晶体式能够转化多一倍以上的太阳能为电能，但可惜单晶体式的价格比非晶体式的昂贵两三倍以上，而且在阴天的情况下非晶体式反而与晶体式能够收集到差不多一样多的太阳能。&
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北京市丰台区南四环西路188号12区30号楼 邮编：100070什么是单晶硅?什么是多晶硅?它们的区别在哪里?
严心冉爱张杰89
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.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、电学性质等方面,多晶硅均不如单晶硅.多晶硅可作为拉制单晶硅的原料.单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上.大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9.目前,人们已经能制造出纯度为十二个9 的单晶硅.单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料.高纯度硅在石英中提取,以单晶硅为例,提炼要经过以下过程：石英砂一冶金级硅一提纯和精炼一沉积多晶硅锭一单晶硅一硅片切割.冶金级硅的提炼并不难.它的制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成.这样被还原出来的硅的纯度约98-99%,但半导体工业用硅还必须进行高度提纯(电子级多晶硅纯度要求11个9,太阳能电池级只要求6个9).而在提纯过程中,有一项“三氯氢硅还原法(西门子法)”的关键技术我国还没有掌握,由于没有这项技术,我国在提炼过程中70%以上的多晶硅都通过氯气排放了,不仅提炼成本高,而且环境污染非常严重.我国每年都从石英石中提取大量的工业硅,以1美元／公斤的价格出口到德国、美国和日本等国,而这些国家把工业硅加工成高纯度的晶体硅材料,以46-80美元／公斤的价格卖给我国的太阳能企业.得到高纯度的多晶硅后,还要在单晶炉中熔炼成单晶硅,以后切片后供集成电路制造等用.什么是单晶硅可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造,其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域,在军事电子设备中也占有重要地位.在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天,利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能,实现了迈向绿色能源革命的开始.北京2008年奥运会将把“绿色奥运”做为重要展示面向全世界展现,单晶硅的利用在其中将是非常重要的一环.现在,国外的太阳能光伏电站已经到了理论成熟阶段,正在向实际应用阶段过渡,太阳能硅单晶的利用将是普及到全世界范围,市场需求量不言而喻.河北宁晋单晶硅工业园区正是响应这种国际趋势,为全世界提供性能优良、规格齐全的单晶硅产品.单晶硅产品包括φ3”----φ6”单晶硅圆形棒、片及方形棒、片,适合各种半导体、电子类产品的生产需要,其产品质量经过当前世界上最先进的检测仪器进行检验,达到世界先进水平.
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