在米粒大的硅片上,已能集成16萬個晶體管。這是何等精細的工程!這是多學(xué)科協(xié)同努力的結(jié)晶,是科學(xué)技術(shù)進步的又一個里程碑。地殼中含量達25.8%的硅元素,為單晶硅的生產(chǎn)提供了取之不盡的源泉。由于硅元素是地殼中儲量豐富的元素之一,對太陽能電池這樣注定要進入大規(guī)模市場(mass market)的產(chǎn)品而言,儲量的優(yōu)勢也是硅成為光伏主要材料的原因之一。
多晶硅(polycrystalline silicon)有灰色金屬光澤,密度2.32~2.34g/cm3。熔點1410℃。沸點2355℃。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間,室溫下質(zhì)脆,切割時易碎裂。加熱至800℃以上即有延性,1300℃時顯出明顯變形。常溫下不活潑,高溫下與氧、氮、硫等反應(yīng)。高溫熔融狀態(tài)下,具有較大的化學(xué)活潑性,能與幾乎任何材料作用。具有半導(dǎo)體性質(zhì),是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料,但微量的雜質(zhì)即可大大影響其導(dǎo)電性。電子工業(yè)中廣泛用于制造半導(dǎo)體收音機、錄音機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎(chǔ)材料。由干燥硅粉與干燥氯化氫氣體在一定條件下氯化,再經(jīng)冷凝、精餾、還原而得。
當前,晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是主要的光伏材料,其市場占有率在90%以上,而且在今后相當長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長期以來掌握在美、日、德等3個國家7個公司的10家工廠手中,形成技術(shù)封鎖、市場壟斷的狀況。
多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和太陽能電池。按純度要求不同,分為電子級和太陽能級。其中,用于電子級多晶硅占55%左右,太陽能級多晶硅占45%,隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展,預(yù)計到2008年太陽能多晶硅的需求量將超過電子級多晶硅。