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太阳能板选择用单晶硅还是多晶硅好?

2018-11-29

大家都知道太阳能板分为单晶、多晶和非晶硅,现在大多数太阳能电池板主要以单晶和多晶为材料。那么太阳能电池板是单晶好呢还是多晶好呢?

先来介绍一下单晶与多晶

单晶(monocrystal, monocrystalline, single crystal),即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列,或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成,整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。单晶整个晶格是连续的,具有重要的工业应用。由于熵效应导致了固体微观结构的不理想,例如杂质,不均匀应变和晶体缺陷,有一定大小的理想单晶在自然界中是极为罕见的,而且也很难在实验室中生产。另一方面,在自然界中,不理想的单晶可以非常巨大,例如已知一些矿物,如绿宝石,石膏,长石形成的晶体可达数米。

单晶生长制备方法大致可以分为气相生长、溶液生长、水热生长、熔盐法、熔体法。最常见的技术有提拉法、坩埚下降法、区熔法、定向凝固法等;

多晶是众多取向晶粒的单晶的集合。多晶与单晶内部均以点阵式的周期性结构为其基础,对同一品种晶体来说,两者本质相同。两者不同处在于单晶是各向异性的,多晶则是各向同性的。在摄取多晶衍射图或进行衍射计数时,多晶样亦有其特色。

多晶体中当晶粒粒度较小时,晶粒难于直观呈现晶面、晶棱等形象,样品清晰度差,呈散射光。这种场合的多晶亦常称作粉晶(powder crystal)。

多晶硅的生产工艺主要由高纯石英(经高温焦碳还原)→工业硅(酸洗)→硅粉(加HCL)→SiHCL3(经过粗馏精馏)→高纯SiHCL3(和H2反应CVD工艺)→高纯多晶硅。

单晶硅和多晶硅的区别是,当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则形成多晶硅。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性质、电学性质等方面,多晶硅均不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。目前,人们已经能制造出纯度为十二个9的单晶硅。单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料[3] 。

好吧!说了那么多专业术语,可能很多人也不是很了解他们的区别,那么我们就从最直观的方面来看一下他们之间的差距吧:

目前中国市面上被用来安装居民分布式光伏发电系统的组件,多晶硅的选择远远的高于单晶硅

为什么光伏人一般会选用多晶硅,原因有这几个点:

1、外观上的区别

从外观上面看的话,单晶硅电池片的四个角呈现圆弧状,表面没有花纹;而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。

2、使用上面的区别

对于使用者来说,单晶硅电池和多晶硅电池没有太大的区别,它们的寿命和稳定性都很好。虽然单晶硅电池平均转换效率要比多晶硅高1%左右,但由于单晶硅电池只能做成准正方形(四边都是圆弧状),因此当组成太阳能电池板的时候就会有一部分面积填不满;而多晶硅是正方形,所以不存在这样的一个问题。

3、制造工艺

多晶硅太阳能电池制造过程中消耗的能量要比单晶硅太阳能电池少30%左右,因此多晶硅太阳能电池占全球太阳能电池总产量的份额大,制造成本也小于单晶硅电池,所以使用多晶硅太阳能电池将会更加的节能、环保!

市场优势分析

统计数据显示,2013年全球单晶装机约8.5-9GW,占全球光伏装机的22%-23%,相比2012年占比基本维持平稳。但是,如果不考虑中国市场主要使用多晶拉低了整体水平的因素,则单晶占比超过30%,相比2012年25%左右的水平明显提升。

业内人士介绍,在分布式光伏发电上,使用单晶的优势十分突出。“比如建相同功率的电站,单晶使用的电池片更少,这就降低了安装、调试、配件等非组件成本。所以在非组件成本占整体电站成本比例高的地方,一般会选用单晶。比如日本,非组件成本比中国高两倍,所以电站建造过程中主要目的是降低非组件成本,而不是组件成本。”上述电站投资人表示。

此外,由于分布式光伏电站都是建立在面积有限的屋顶,在单位面积上能够发出更多的电将直接决定屋顶电站的收益,因此在单位面积上效率更高的单晶电池将更具有吸引力。

近一年来,中国形势好像发生了逆转,好像大多数人已经接受了单晶组件比多晶组件好这个概念了。如果市场普遍认同单晶比多晶好,那么相当于将光伏成套系统的价格推高了0.3-0.8元。除了让某些人多赚一些钱以外,对早日实现平价上网,毫无益处。

具体到光伏发电,每一个投资光伏发电的人都是想通过卖电赚钱的,是一种投资行为。衡量一项投资的“好”和“坏”,有一个具体判断标准,那就是收益率。

花同样的钱装光伏,谁发出来的电多,赚得钱多,那么谁的收益就高,或者说谁就是好。按照这个标准,我们来比较一下两者区别。

虽然单晶转化率比多晶理论上高1-2%,但同样容量的光伏电站,用单晶组件和多晶组件,发出的电理论上是相同的。实际上因单晶衰减较快,短期内还不如多晶发电多。

更重要的是,单晶组件的价格比多晶贵10%-20%,这就意味着,收益相同的情况下,投入却增加了10%-20%。单晶组件的收益率明显比多晶组件收益率低很多。

从收益率角度来衡量,多晶组件明显比单晶好很多。当然,这是阶段性结论。如果哪天单晶成本低于多晶,结论就会相反了。

总结

单晶与多晶的对比:

1、看历史,单晶光伏板应用早于多晶光伏板,单晶是大哥,多晶是小弟,小弟后来发展比较快。

2、看用量,多晶硅在电站中的应用远远高于单晶硅,单晶硅占20%,多晶硅占80%,市场选择最能反映真实情况。

3、看外观,单晶硅深蓝色,近乎黑色,多晶硅天蓝色,颜色鲜艳,单晶电池片四角圆弧状,多晶电池片正方形。

4、看转化率,理论上单晶效率略高于多晶,有数据显示1%,也有数据3%,但这仅仅是理论而已,影响实际发电量因素非常多,转化效率的作用比一般人的要小。

5、看成本,单晶成本稍微贵于多晶,不同厂家成本不同,市场价格一瓦高5分至一毛钱。

6、看衰减度实测数据显示:单晶和多晶各有千秋,无法单从单晶、多晶角度辨别衰减快慢。相对来说产品质量(密封度、有无杂志、是否隐裂),对衰减度影响更大。

7、看发电量,影响发电量最大的不是单晶和多晶,而是封装、工艺、材质和应用环境。

8、看性价比,目前来说多晶性价比略高于单晶,仅仅是目前而已,过几年发生逆转也有可能。

9、看未来,单晶和多晶,谁的综合成本更低,性价比更好,谁就会占更大份额。

对于用户来说,选择单晶还是多晶不重要,选择综合收益最重要!产品的质量是决定电站收益最重要的因素。你的产品质量好,你赚的就多。无论是单晶还是多晶,都是同样的道理。

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