硅是常見(jiàn)應(yīng)用廣的半導(dǎo)體材料，用鎂還原二氧化硅可得無(wú)定形硅。用碳在電爐中還原二氧化硅可得晶體硅，電子工業(yè)中用的高純硅則是用氫氣還原三氯氫硅或四氯化硅而制得。

單晶硅

當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格排列成晶核，其晶核長(zhǎng)成晶面取向相同的晶粒，形成單晶硅。

單晶硅材料制造要經(jīng)過(guò)如下過(guò)程：石英砂-冶金級(jí)硅-提純和精煉-沉積多晶硅錠-單晶硅-硅片切割，其主要用途是用作半導(dǎo)體材料和利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電、供熱等。

在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導(dǎo)體；摻入微量的第VA族元素，形成n型半導(dǎo)體。p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體結(jié)合在一起形成p-n結(jié)，就可做成太陽(yáng)能電池，將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，另外廣泛應(yīng)用的二極管、三極管、晶閘管、場(chǎng)效應(yīng)管和各種集成電路（如常見(jiàn)的cpu、gpu，mcu）都是用硅做的原材料。

單晶硅用于制造太陽(yáng)能電池，其轉(zhuǎn)換效率是較高的，其電池轉(zhuǎn)換效率較高可達(dá)25%，在大規(guī)模應(yīng)用和工生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但是受到單晶硅材料價(jià)格及相應(yīng)繁瑣的電池工藝影響，致使單晶硅成本價(jià)格居高不下。

多晶硅

多晶硅是單質(zhì)硅的一種形式。當(dāng)熔融的單質(zhì)硅在過(guò)冷條件下固化時(shí)，硅原子以金剛石晶格形式排列成多個(gè)晶核。如果晶核生長(zhǎng)成具有不同晶體取向的晶粒，則晶粒結(jié)合并結(jié)晶成多晶硅。

多晶硅可作拉制單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如，在力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)的各向異性方面，遠(yuǎn)不如單晶硅明顯。在電學(xué)性質(zhì)方面，多晶硅晶體的導(dǎo)電性也遠(yuǎn)不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒(méi)有導(dǎo)電性。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別，但真正的鑒別須通過(guò)分析測(cè)定晶體的晶面方向、導(dǎo)電類(lèi)型和電阻率等。多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料。

單晶硅和多晶硅在太陽(yáng)能電池效率差異

單晶硅電池具有高電池轉(zhuǎn)換效率和良好的穩(wěn)定性，但其制造成本遠(yuǎn)比多晶硅高。 早在20年前，單晶硅電池就突破了20％以上光電轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)壁壘。

多晶硅電池的成本低，轉(zhuǎn)換效率略低于提拉法的硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。 材料中的各種缺陷，例如晶界，位錯(cuò)，微缺陷和材料中的雜質(zhì)，例如碳和氧，以及工藝中的污染。 多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率一度被認(rèn)為不會(huì)不超過(guò)20％。 德國(guó)弗勞恩霍夫研究所的科學(xué)家通過(guò)改進(jìn)技術(shù)和工藝，使多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率達(dá)到20.3％以上。

在太陽(yáng)能利用上，單晶硅和多晶硅同時(shí)發(fā)揮著巨大的作用。雖然從目前來(lái)講，要使太陽(yáng)能發(fā)電具有較大的市場(chǎng)，被廣大的消費(fèi)者接受，就必須提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本。

多晶硅因成本相對(duì)較低，一度成為主流，但近年來(lái)隨著光伏平價(jià)上網(wǎng)，光伏去補(bǔ)貼信號(hào)的明確，電站開(kāi)發(fā)商對(duì)于性?xún)r(jià)比的要求越來(lái)越高，使用產(chǎn)品才能在無(wú)補(bǔ)貼或者補(bǔ)貼極少的情況下確保電站的內(nèi)部收益率，由此光伏企業(yè)從“產(chǎn)能之爭(zhēng)”調(diào)轉(zhuǎn)為產(chǎn)品“性?xún)r(jià)比”之間的較量。2015年起，單晶在性?xún)r(jià)比上實(shí)現(xiàn)對(duì)多晶硅片的超越，光伏單晶化已經(jīng)成為行業(yè)共識(shí)。

中國(guó)單晶硅的龍頭企業(yè)分別是隆基股份、中環(huán)股份。2018年中環(huán)股份和隆基股份硅片分別出貨30億片和36億片，合計(jì)占硅片總產(chǎn)量的 32%，占單晶硅片總產(chǎn)量的70%。截至2018年底兩家合計(jì)產(chǎn)能已達(dá)53GW，寡頭壟斷格局明顯。2019年全年隆基股份的硅片出貨量65億片。2020年，隆基股份單晶硅產(chǎn)能相較于中環(huán)股份略勝一籌。數(shù)據(jù)顯示，2020年，隆基股份的單晶硅的產(chǎn)能達(dá)到85GW；中環(huán)股份的2020年單晶硅的產(chǎn)能為55GW。

業(yè)績(jī)方面，隆基股份—2020-2022年，機(jī)構(gòu)一致預(yù)期收入規(guī)模大約為550.19億元、836.6億元、1000.82億元，預(yù)期同比增速分別為67.24%、52.06%、19.62%。中環(huán)股份—2021-2023年，機(jī)構(gòu)一致預(yù)期收入規(guī)模大約為318.01億元、413.6億元、501.87億元，同比增速分別為66.88%、30.06%、21.34%。

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