单晶硅太阳电池材料与多晶硅电池材料对比
1. 硅片技术对比
1.1硅片主要生产流程
多晶硅片主要生产流程包括：硅石采购、工业硅料制备、多晶硅料制备、多晶硅锭制备、切片五个环节；
单晶硅片主要生产流程包括：硅石采购、工业硅料制备、多晶硅料制备、单晶硅棒制备、切片五个环节；
1.2多晶硅片与单晶硅片生产流程的异同点
（1）相同点
多晶硅片与单晶硅片在硅石采购、工业硅料制备、多晶硅料制备这三个环节中过程是完全一样的。也就是说：多晶硅片与单晶硅片在制备过程中，多晶硅锭与单晶硅棒的原材料都是多晶硅料。
（2）不同点
国内外生产多晶硅锭的主流方法为热交换法（铸锭法）。多晶硅锭制备过程可以简化为：直接把硅料倒入坩埚中融化，然后冷却定型成方形多晶硅锭（可以理解成一个提纯过程，实质上是一种原子结构半重构过程）。多晶硅锭仍然是多晶硅，只是纯度比多晶硅料高很多。多晶硅是单质硅的一种形态，其原子结构呈现长程无序排列（短程有序），由晶核长成晶面取向不同的晶粒组成，因此杂质含量、位错缺陷（晶界）比较多，这些缺陷会降低载流子寿命。一般，晶粒尺寸越小，位错缺陷数量越多，多晶硅片质量越差。通过肉眼可以观察到多晶硅片表面像有很多碎玻璃在里面，如图2所示。多晶硅锭在生长过程中，由底部到顶部电阻率逐渐降低，因此，由硅锭不同部位切出的硅片电阻率不同，导致最终产出的电池转换效率出现较大差异；另外，同一铸锭角、边、中心区域硅片的杂质、位错等缺陷不一致，这些缺陷会导致电池片产出后载流子寿命存在差异，从而导致电性能存在差异。多晶硅锭中所含的O和C原子等杂质杂质浓度较高，导致其在运用中影响了多晶硅的光电转换效率。
国内外生产单晶硅棒的主流方法为西门子法。西门子法直拉过程是一个原子结构重组的过程（原子结构全重构过程），从而将熔融的多晶硅料拉制成单晶硅棒。单晶硅棒是单晶硅，单晶硅是单质硅的另一种形态，其原子结构呈现长程有序排列，由规则可重复的晶胞组成，原子结构呈现各向异性。单晶硅中位错缺陷、杂质（O和C等）少，纯度高，因此载流子寿命大于多晶硅片，有文献表明：单晶硅载流子寿命是多晶硅载流子寿命的5倍。通过肉眼可以观察到单晶硅片表面很光亮，如图3所示。
1. 多晶太阳电池与单晶太阳电池异同点
2.1相同点
采用多晶硅片制成多晶太阳能电池的工艺流程，与采用单晶硅片制成单晶太阳能电池的工艺流程基本相同，并且多晶电池与单晶电池的结构也相同。常见的钝化技术、PERC技术、多主栅技术（MBB）、半片技术均适用于多晶和单晶太阳能电池。
2.2不同点
（1）电池制备过程中唯一不同之处只在硅片不同；
（2）常规单晶硅太阳能电池效率已达24%，常规多晶硅电池效率可达20%,单晶硅电池效率明显大于多晶太阳能电池。
（3）外观上，单晶硅电池片的四个角呈现圆弧状，表面没有花纹；多晶硅电池片的四个角呈现方角，表面有类似冰花一样的花纹。
3.多晶硅电池与单晶硅电池效率差异分析
从电池制备工艺对比可以看出，单晶硅太阳能电池与多晶硅太阳能电池的效率差异原因主要在于硅片质量差异。 光电转换效率差异原因如下：
（1）多晶硅材料本身缺陷
多晶硅片内有很多晶界和缺陷，以及高密度的杂质聚集区。这些晶界和缺陷等会对光生载流子起到陷阱作用，从而增加了载流子的复合机率，降低光生载流子（光生载流子数量与电流大小成正比，即光生载流子数量越多，电池的电流越大，效率越高）寿命，引起光电转换效率降低。单晶硅片基本上没有晶界，缺陷少，杂质陷阱也少，因此其少子寿命高，因而转换率更高。
（2）多晶硅材料内部杂质数量较多
多晶硅在生产中采用的是铸锭法（可以理解成一个提纯过程，实质上是一种原子结构半重构过程），因此其中所含的O和C原子等杂质杂质浓度较高，这些杂质会起到陷阱作用，从而增加了载流子的复合机率，降低光生载流子寿命，引起光电转换效率降低。
单晶硅片生产以多晶硅为原料，以直拉法为主要生产工艺（原子结构全重构过程），使得其中的O和C原子的杂质浓度低于多晶硅片，从而转换效率高；
（3）多晶硅电池P-N结的厚度较薄
多晶硅电池在生产工艺中，由于其工艺的制约，导致其P-N结的厚度较薄，使得P-N 结对入射光的利用率有所降低，导致其转换效率有所下降；
单晶硅片由于工艺的特殊，其对应的P-N结厚度也会厚一点，其对入射光的利用率较单晶硅电池更高，所以其光电转换效率高于多晶硅；
（4）多晶硅太阳能电池对入射光的利用率较单晶电池低
多晶硅电池在发电过程中，由于其材料内部含有较多缺陷和杂质。因此，多晶硅电池的内部电阻会高于单晶硅的内部电阻，使得单晶硅的转换效率高于多晶硅。
参考文献：[1] 谢运, 薛汇丽, 曾顺军. 浅析单晶硅太阳能电池光电转换效率高于多晶硅太阳能电池的原因[J]. 中国科技投资, 2016, 000(016):188-188,193.
