多晶硅

多晶硅的生产技术比单晶材料所需的技术更简单，因此更便宜。然而，由于晶界的存在，多晶材料的质量低于单晶材料。由于带隙中引入了额外的缺陷能级，晶界引入了高局部复合区域，从而缩短了材料的整体少数载流子寿命。此外，晶界会阻碍载流子流动并为流过 p-n 结的电流提供分流路径，从而降低了太阳能电池的性能。

过去人们认为大晶粒晶体最适合多晶硅太阳能电池，因为更大的晶体意味着更少的晶界。然而，近年来发现较小的晶粒在接地边界处产生较低的应力，因此它们的电活性较低（较低的复合）。目前，大多数用于太阳能电池的多晶硅使用的工艺中，生长时会播种以产生更小的晶粒，并被称为“高性能多晶硅”1

生长后的多晶硅锭。将硅锭进一步切割成硅块，然后将硅块切成硅片。

为了避免晶界处出现严重的复合损失，晶粒尺寸至少需要几毫米 2。这也允许单个晶粒从电池的前部延伸到后部，从而减少载流子流动的阻力并减小每个电池单位内晶界的长度。这种多晶材料广泛用于商业太阳能电池生产。

在两个晶粒之间的边界处，键被拉扯，从而降低了电子性能。

10 x 10 cm² 多晶硅片。硅片经过制绒处理，不同方向的晶粒呈现出浅色和深色。

尽管多年来超过一半的制造组件都使用多晶硅，但从 2018 年开始，单晶硅开始占据主导地位，到 2020 年和 2021 年，购买多晶硅电池变得困难。这一变化的原因很复杂，但与从使用铝背表面场电池设计到使用钝化发射极背接触（PERC）结构的转变是一致的。尽管 PERC 电池早在 1990 年就实现了高效率，但在大约 2015 年之前尚未实现商业化。PERC 结构可以提高单晶电池的效率，但对多晶电池的性能提升不大。此外， “铸造单晶” 的引入模糊了单晶硅和多晶硅之间的区别。例如，请参见 https://www.youtube.com/watch?v=EZQtJU0Ib9Q.

• 1. “Development of high-performance multicrystalline silicon for photovoltaic industry”, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, vol. 23, no. 3, pp. 340 - 351, 2015.
• 2. H. C. Card and Yang, E. S., “Electronic processes at grain boundaries in polycrystalline semiconductors under optical illumination”, IEEE Transactions on Electron Devices, vol. ED-24, pp. 397-402, 1977.