硅(gui)(gui)是常見應用(yong)廣(guang)的半導體材料，用(yong)鎂還原(yuan)二氧化硅(gui)(gui)可得(de)(de)(de)無定形硅(gui)(gui)。用(yong)碳在電爐中還原(yuan)二氧化硅(gui)(gui)可得(de)(de)(de)晶體硅(gui)(gui)，電子工(gong)業中用(yong)的高純硅(gui)(gui)則是用(yong)氫(qing)氣還原(yuan)三氯氫(qing)硅(gui)(gui)或(huo)四氯化硅(gui)(gui)而制得(de)(de)(de)。

單晶(jing)硅

當熔融的單(dan)(dan)質硅凝固時，硅原子以(yi)金剛石晶(jing)格(ge)排列成晶(jing)核，其晶(jing)核長(chang)成晶(jing)面取向相同的晶(jing)粒，形(xing)成單(dan)(dan)晶(jing)硅。

單晶(jing)硅(gui)(gui)材料制(zhi)造(zao)要(yao)經過如(ru)下過程(cheng)：石英砂(sha)-冶(ye)金級硅(gui)(gui)-提純和(he)精煉(lian)-沉(chen)積多晶(jing)硅(gui)(gui)錠-單晶(jing)硅(gui)(gui)-硅(gui)(gui)片切割，其主要(yao)用途是用作半導體材料和(he)利(li)用太陽能光伏發(fa)電、供熱等。

在單晶硅中摻(chan)入微量的(de)第(di)IIIA族元素(su)，形成p型硅半導(dao)體(ti)(ti)；摻(chan)入微量的(de)第(di)VA族元素(su)，形成n型半導(dao)體(ti)(ti)。p型半導(dao)體(ti)(ti)和(he)n型半導(dao)體(ti)(ti)結合在一起(qi)形成p-n結，就可做(zuo)成太陽能電(dian)池，將輻射能轉(zhuan)變為(wei)電(dian)能，另外廣泛應(ying)用的(de)二極管(guan)、三極管(guan)、晶閘管(guan)、場效應(ying)管(guan)和(he)各種集成電(dian)路（如常見的(de)cpu、gpu，mcu）都是用硅做(zuo)的(de)原(yuan)材料(liao)。

單(dan)晶(jing)硅用于制造太陽能電(dian)池，其轉換效率(lv)是較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)，其電(dian)池轉換效率(lv)較(jiao)(jiao)高(gao)可達25%，在大規模(mo)應(ying)用和工生產中仍占據主導地位，但是受到(dao)單(dan)晶(jing)硅材(cai)料(liao)價(jia)格及相(xiang)應(ying)繁(fan)瑣的(de)電(dian)池工藝(yi)影響，致(zhi)使(shi)單(dan)晶(jing)硅成本價(jia)格居(ju)高(gao)不(bu)下。

多(duo)晶硅(gui)

多晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)是單(dan)質(zhi)硅(gui)的一種形式。當熔融的單(dan)質(zhi)硅(gui)在過冷條件下固化(hua)時，硅(gui)原子以金剛(gang)石晶(jing)(jing)(jing)格形式排列成多個晶(jing)(jing)(jing)核。如(ru)果晶(jing)(jing)(jing)核生長(chang)成具(ju)有不同晶(jing)(jing)(jing)體取向的晶(jing)(jing)(jing)粒，則晶(jing)(jing)(jing)粒結合(he)并結晶(jing)(jing)(jing)成多晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)。

多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)可作拉制單(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)的原(yuan)料(liao)，多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)與單(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)的差(cha)異主要表現在物理性(xing)(xing)(xing)質方面(mian)(mian)。例如(ru)，在力學性(xing)(xing)(xing)質、光(guang)學性(xing)(xing)(xing)質和(he)(he)熱學性(xing)(xing)(xing)質的各向(xiang)異性(xing)(xing)(xing)方面(mian)(mian)，遠不(bu)如(ru)單(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)明顯(xian)。在電(dian)(dian)學性(xing)(xing)(xing)質方面(mian)(mian)，多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體的導電(dian)(dian)性(xing)(xing)(xing)也(ye)遠不(bu)如(ru)單(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)顯(xian)著，甚至于幾(ji)乎沒(mei)有導電(dian)(dian)性(xing)(xing)(xing)。多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)和(he)(he)單(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)可從外觀上加以區(qu)別(bie)，但真正的鑒別(bie)須通過分(fen)析測定晶(jing)(jing)(jing)(jing)體的晶(jing)(jing)(jing)(jing)面(mian)(mian)方向(xiang)、導電(dian)(dian)類型和(he)(he)電(dian)(dian)阻率等。多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)是(shi)生產單(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)的直接原(yuan)料(liao)。

單晶硅和(he)多晶硅在太(tai)陽能電池(chi)效率(lv)差異

單(dan)晶硅電池(chi)具有高電池(chi)轉換效率(lv)和良(liang)好的穩定(ding)性，但其制造(zao)成本遠比多晶硅高。 早在20年前，單(dan)晶硅電池(chi)就突破了(le)20％以上光電轉換效率(lv)的技(ji)術壁(bi)壘。

多(duo)晶(jing)硅(gui)電(dian)池的(de)(de)成本低，轉換(huan)效(xiao)率(lv)(lv)略低于提拉法的(de)(de)硅(gui)太(tai)陽能(neng)電(dian)池的(de)(de)轉換(huan)效(xiao)率(lv)(lv)。 材料(liao)中(zhong)的(de)(de)各(ge)種缺陷，例如(ru)晶(jing)界，位(wei)錯，微(wei)(wei)缺陷和材料(liao)中(zhong)的(de)(de)雜質，例如(ru)碳和氧，以及工(gong)藝中(zhong)的(de)(de)污染。 多(duo)晶(jing)硅(gui)太(tai)陽能(neng)電(dian)池的(de)(de)光電(dian)轉換(huan)率(lv)(lv)一度(du)被認為不會不超過(guo)20％。 德國弗勞恩(en)霍夫研究所的(de)(de)科學(xue)家通過(guo)改進技(ji)術和工(gong)藝，使多(duo)晶(jing)硅(gui)太(tai)陽能(neng)電(dian)池的(de)(de)光電(dian)轉換(huan)率(lv)(lv)達到20.3％以上。

在太(tai)陽(yang)能(neng)利用(yong)上，單晶(jing)硅和多晶(jing)硅同(tong)時發揮著巨(ju)大的作用(yong)。雖然(ran)從目前來講，要使(shi)太(tai)陽(yang)能(neng)發電具有(you)較大的市場，被廣大的消費者接(jie)受，就必須提高太(tai)陽(yang)電池的光電轉換效率(lv)，降(jiang)低生產成本。

多晶硅因成本相對(dui)較低，一(yi)度成為主(zhu)流，但近年(nian)來隨著光(guang)伏(fu)(fu)平價上網，光(guang)伏(fu)(fu)去補貼(tie)信號(hao)的(de)明確，電站開發商對(dui)于性價比(bi)的(de)要(yao)求(qiu)越(yue)來越(yue)高，使用產(chan)品(pin)才能在無補貼(tie)或者(zhe)補貼(tie)極少的(de)情況(kuang)下(xia)確保電站的(de)內部收益率，由此光(guang)伏(fu)(fu)企業從“產(chan)能之爭”調(diao)轉為產(chan)品(pin)“性價比(bi)”之間的(de)較量。2015年(nian)起，單晶在性價比(bi)上實現(xian)對(dui)多晶硅片的(de)超越(yue)，光(guang)伏(fu)(fu)單晶化已經成為行業共識。

中(zhong)國(guo)單(dan)晶硅(gui)(gui)(gui)的龍頭企業分別(bie)是隆基(ji)股份(fen)(fen)(fen)(fen)、中(zhong)環(huan)(huan)股份(fen)(fen)(fen)(fen)。2018年(nian)(nian)中(zhong)環(huan)(huan)股份(fen)(fen)(fen)(fen)和(he)隆基(ji)股份(fen)(fen)(fen)(fen)硅(gui)(gui)(gui)片(pian)(pian)分別(bie)出貨30億(yi)(yi)片(pian)(pian)和(he)36億(yi)(yi)片(pian)(pian)，合計占(zhan)硅(gui)(gui)(gui)片(pian)(pian)總產(chan)(chan)量的 32%，占(zhan)單(dan)晶硅(gui)(gui)(gui)片(pian)(pian)總產(chan)(chan)量的70%。截至2018年(nian)(nian)底兩家合計產(chan)(chan)能已達53GW，寡(gua)頭壟斷格局明顯。2019年(nian)(nian)全年(nian)(nian)隆基(ji)股份(fen)(fen)(fen)(fen)的硅(gui)(gui)(gui)片(pian)(pian)出貨量65億(yi)(yi)片(pian)(pian)。2020年(nian)(nian)，隆基(ji)股份(fen)(fen)(fen)(fen)單(dan)晶硅(gui)(gui)(gui)產(chan)(chan)能相較于中(zhong)環(huan)(huan)股份(fen)(fen)(fen)(fen)略勝(sheng)一籌。數(shu)據顯示，2020年(nian)(nian)，隆基(ji)股份(fen)(fen)(fen)(fen)的單(dan)晶硅(gui)(gui)(gui)的產(chan)(chan)能達到85GW；中(zhong)環(huan)(huan)股份(fen)(fen)(fen)(fen)的2020年(nian)(nian)單(dan)晶硅(gui)(gui)(gui)的產(chan)(chan)能為(wei)55GW。

業績方面，隆基股(gu)(gu)份—2020-2022年，機構一致(zhi)預期收入(ru)規模大約為(wei)(wei)(wei)550.19億(yi)元(yuan)、836.6億(yi)元(yuan)、1000.82億(yi)元(yuan)，預期同比(bi)增速分別為(wei)(wei)(wei)67.24%、52.06%、19.62%。中(zhong)環股(gu)(gu)份—2021-2023年，機構一致(zhi)預期收入(ru)規模大約為(wei)(wei)(wei)318.01億(yi)元(yuan)、413.6億(yi)元(yuan)、501.87億(yi)元(yuan)，同比(bi)增速分別為(wei)(wei)(wei)66.88%、30.06%、21.34%。

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