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什么是多晶硅？

硅料的原料是硅，硅是地壳中仅次于氧的元素，它广泛存在于岩石、沙子、泥土之中，来源丰富，因此价格低廉。硅的化学性质非常活泼，在自然界中一般以化合物的形式存在。为了得到比较高的纯度，需要硅石和碳质还原剂冶炼成工业硅（硅含量98%），再经过提纯处理后达到99.9999%纯度以满足光伏电池的制造需要。

多晶硅：熔融的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；

单晶硅：沿用上述概念，晶面取向相同的晶粒，那么就是单晶硅。

非晶硅：不具有完整的金刚石晶胞，棕黑色或灰黑色的微晶体，熔点、密度和硬度也明显低于晶体硅。

多晶硅的类别

1、多晶硅按纯度分类：冶金级多晶硅、太阳能级多晶硅、电子级多晶硅。

多晶硅是自然界中纯度最高的物质之一，其纯度表征以主体物质的含量多少来表示，即纯度=(总质量-杂质质量)/总质量*100%，通常用“N个9”来表示，例如6N代表99.9999%。根据纯度的不同，多晶硅通常可以分为冶金级多晶硅、太阳能级多晶硅和电子级多晶硅。

冶金级多晶硅（MG-Si），一般含硅量为99.999%～99.9999%（5N-6N），主要应用包括航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料以及建筑、纺织、汽车、机械等领域；

太阳能级多晶硅（SoG-Si），纯度介于冶金级硅与电子级硅之间，一般在99.9999%～99.9999999%（6N-9N）之间，主要应用为光伏晶硅电池；

电子级多晶硅（SEG-Si），一般要求含硅量达到99.9999999%以上（9N以上），主要应用于半导体硅片的生产。

2、按照工艺分类：棒状硅和颗粒硅。

按照工艺来分为西门子棒状硅和硅烷法的颗粒硅。

西门子棒状硅料晶面各向，因而属于多晶硅，硅烷法的颗粒硅不具有完整晶胞，因而属于非晶硅，这两种产品都来自硅料企业，譬如通威永祥、大全、特变、协鑫等。

以硅料企业的西门子棒状硅和颗粒硅为原料可制备下游两类产品，通过热交换法或布里曼法制备成的多晶铸锭（物理态上的多晶硅），以及通过直拉或区熔法制备成的单晶硅棒（物理态上的单晶硅）。硅片企业的代表隆基，中环等。

西门子棒状硅用来制备单晶铸锭（物理态上的多晶硅）的这部分硅料，我们称之为“多晶硅”，其实最好叫“多晶硅料”，区别于物理态上的叫法；用于制备单晶硅棒（物理态上的多晶硅），我们称之为“单晶硅”，也最好叫“单晶硅料”。

不管“多晶硅料”或“单晶硅料”都是物理态上的“多晶硅”，只是由于应用在不同的下游产品上面有了不同的叫法，决定他们不同用途的原因，是来源于硅料纯度的不同。所以我们一直区分不开硅料企业的单晶硅和多晶硅，是因为我们把产品名称和物理态名称混杂的一起，

3、按照掺杂元素分类：N型硅和P型硅

纯净的硅是半导体，其本身导电性不强，但是通过添加少量的掺杂元素，可以显著提高其导电性。按照掺杂元素可分为在硅料中掺杂五价元素的N型硅料和在硅料中掺杂三价元素的P型硅料。

N型硅：在硅中添加五价元素如磷（P），砷（As）等，使得硅中存在额外的自由电子，因此这种硅被称为N型硅（负电子）。磷与硅相溶性更差，制造工艺复杂，短期成本偏高，优点在于N 型少子寿命要比 P 型高出 1-2 个数量级，温度系数低导致高温条件下可获得加高输出功率，电池效率做得更高。

在N型硅料中，磷原子取代了一部分硅原子的位置，形成了额外的电子，这些额外的电子被称为自由电子。显然，参与导电的主要是自由电子，故这种硅料称为电子型硅料，简称N型硅料。在英文里Negative代表负，取这个单词的第一个字母，就是N。自由电子在N型硅料中是主要的载流子。

P型硅：在硅中添加三价元素如硼（B），铝（Al），镓 (Ga)等，因此这种硅被称为P型硅（正空穴）。在P型硅料中，硼原子取代了一部分硅原子的位置，使得硅中存在“空穴”（缺乏电子的地方），这些空穴可以接受电子，同时硼原子带有一个少了一个电子的正电荷。这些正电荷被称为空穴，显然，参与导电的主要是空穴，因此P型硅料也被称为空穴型硅料。在英文里Positive代表正，取这个单词的第一个字母，就是P。空穴在P型硅料中是主要的载流子。

那么如何区分P型硅和N型硅呢？

一种简单的方法是使用四探针测量系统（四点探针法）测量硅片的电阻率，再通过霍尔效应测量设备确定其掺杂类型。 霍尔效应测量可以测量载流子（电子或空穴）的密度和迁移率，从而判断是P型还是N型。但就如何精确定义N型硅料，目前市场上其实还没有明确的考核指标。

相比P型硅料，N型硅料在纯度品质方面要求更高，需要满足电子二级水平，而P型硅料仅为电子三级（一级主要应用在芯片半导体领域）。 伴随着N型产品渗透率的提升，机构及行业认为伴随硅料价格日趋进入理性区间，行业竞争加剧，更加看好N型硅料的前景。

4、按表面质量分类：致密料、菜花料、珊瑚料和复投料

表面质量来看，棒状硅加工后可以进一步进行分类。可根据晶体结构和外观特征可分为致密料、菜花料、珊瑚料和复投料。其中，致密料和菜花料是两种常见的分类。

致密料是指晶体结构紧密、表面光滑的硅料。致密料颜色明亮、外表光滑，表面颗粒凹陷程度最低，小于5mm，无氧化夹层。它具有较高的纯度和较低的缺陷密度，主要用于拉制单晶硅、适用于制造高效率的光伏电池。致密料通常具有较高的价格，因为其制备过程相对复杂。

菜花料是指晶体结构不规则、表面粗糙的硅料。菜花料颜色偏灰、表面粗糙，颗粒凹陷程度适中，为5-20mm，断面适中。它的制备过程相对简单，成本较低，价格中档。菜花料通常用于制造低成本的光伏电池，但其效率相对较低。

珊瑚料表面凹陷较为严重，深度大于20mm，断面疏松，价格最低。菜花料、珊瑚料主要用于制作多晶硅片，部分企业选择在致密料中掺杂不低于30%的菜花料来生产单晶硅，从而节约原料成本；

复投料属于致密料的一种，是拉晶产生的头尾或边皮料，一般品质较好，可以作为填充硅料二次循环使用。复投料的特点是成分复杂，含有多种杂质。由于复投料的杂质含量较高，其电池性能和效率通常较低，但可以通过特殊的处理方法进行再利用，降低资源浪费。