什么是半导体多晶片块?`

几个不同类型的半导体组成的半导体晶片

比如二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，可以认为是半导体双晶片块，而有更多不同类型的半导体组成的是半导体多晶片

半导体多晶片块是电子工业生产的原材料，将半导体多晶片块进行切割等加工可以生产各种特殊用途的半导体器件

1、原子结构排列和加工工艺不同

单晶硅与多晶硅的区别在于它们的原子结构排列，单晶是有序排列，多晶是无序排列，这主要是由它们的加工工艺决定的，多晶多采用浇注法生产，就是直接把硅料倒入埚中融化定型，而单晶是采取西门子法改良直拉，直拉过程就是一个原子结构重组的过程。

2、转换效率不同

单晶硅电池平均转换效率要比多晶硅高，大概在10%-20%左右。相对而言单晶硅价格比多晶硅也高。

3、外观不同

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。

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。单体太阳能电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体太阳能电池串、并联连接和严密封装成组件。

太阳能板（也叫太阳能电池组件)多个太阳能电池片按组装的组装件,是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由p区流向n区，电子由n区流向p区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。

（1） 光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程。

（2） 光—电直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。

太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。

6.3.2.1 按形成机理的分类

单晶体内部的格子构造是原子或离子间相互作用达到平衡而作有规则排列的产物，它具有最小的内能。可是对于连生体而言，在界面两侧的局部范围内，其原子(或离子)偏离晶格固有规律的排列方式会破坏这种平衡状态，使晶体的内能增高。但如果能使原子按某种适当的相互取向关系堆垛而不致引起键的破坏和晶体内能有明显增大的话，此时就有可能形成双晶，而是否存在这种可能性，取决于晶体本身的结构特点。所以，双晶的产生首先需要有适宜的晶体结构条件为前提。这也就是为什么在诸如α-石英、斜长石等晶体中双晶极为普遍，而在其他许多晶体中却从未发现过双晶的本质性原因。

根据形成双晶的具体机理，通常可将双晶分为以下三种不同的成因类型:

(1)生长双晶(growth twin):在晶体的成核和生长过程中形成的双晶。晶体在非平衡条件下结晶时，易于因原子的堆垛方式偶然偏离了格子构造规律所应有的顺序，发生“堆垛错误”而形成双晶。图6.12为自然金(m3m晶类)晶格中(110)切面上的结构图，(111)晶面的生长层垂直于图面。根据格子构造规律，Au原子在同一层(111)面中只可能占据三种不同的位置(假设分别标记为A、B和C，如图左侧所标示)中的某一种，而各层之间在正常情况下应按ABCABC……的重复顺序进行有序堆垛。但在图中由下向上的第八层中，原子本应进入B位，但却占了C位，即出现了堆垛错误，并使层的整个堆垛顺序变为……ABCABCACBACB……，从而使Ⅰ、Ⅱ两部分晶格间形成了以(111)为双晶面和接合面的尖晶石律接触双晶。此外，生长双晶也包括由分别成核而同时漂浮于母液上的小晶体，彼此恰好按特定的相互取向关系接合所成的双晶。

图6.12 自然金晶格的(110)切面，显示在(111)生长层上出现Au原子堆垛位置的“错误”而构成尖晶石律接触双晶灰色带为两个单体所共有的一个公共原子面，即双晶接合面(罗谷风，2008)

(2)转变双晶(transformation twin):在同质多像转变(参见8.8.2小节)过程中，由高温下稳定的变体转变为在低温下稳定而对称较低的变体时所产生的双晶。α-石英中就普遍存在着此种成因的以c轴为双晶轴的道芬双晶。图6.13A是六方晶系高温变体的β-石英(622晶类)结构的(0001)投影图。其Si4+在投影图中连接成正六边形排布。当温度降到573℃以下时，β-石英结构中的Si4+移位而呈复三方形排布，转变为三方晶系低温变体的α-石英(32晶类)。在此过程中，在一个晶体的不同部位处，其Si4+复三方形的取向有可能正好呈绕c轴旋转180°的关系(图6.13B)，从而构成道芬双晶。也正是基于这一关系，可以通过加热至573℃以上，然后在严控的稳定环境下降温，不使产生双晶，从而达到消除原来α-石英中既有的道芬双晶。

图6.13 两种石英同质多像变体中Si4+在(0001)面上的投影

(3)滑移双晶(gliding twin):又称机械双晶(mechanical twin)或形变双晶(deformation twin)。晶体在生成以后，由于受到应力的作用，导致部分晶格中相互平行的一系列相邻原子面之间依次发生滑移距离均为某个定值Δt的均匀滑移，结果使已滑移部分与未滑移部分的晶格间处于双晶的相互取向关系，从而形成的双晶(图6.14)。值得注意的是，任意两个相邻原子面间的相对滑移距离Δt都是一致的，且其值必小于平行滑移方向之行列的结点间距。但由于依次逐层平移的结果是具有累加性的，故从图中可见，若以双晶接合面为基准，则第n层原子面相对于接合面的累计滑移距离将为nΔt。滑移双晶都以聚片双晶形式出现。例如大理岩中的方解石晶体( 晶类)，经常都具有以( )为双晶面和接合面的负菱面聚片双晶，它就是一种典型的滑移双晶，而( )面网也是它的滑移面。滑移双晶是晶体受应力作用后产生塑性形变的形式之一，在金属和合金中尤为常见。

图6.14 方解石晶体结构中由原子面间均匀滑移而形成滑移双晶的发展过程示意图图中只给出了Ca2+的位置。已滑移部分的晶格中，平行于滑移面的任意两个相邻原子面间的相对位移量均为Δt(罗谷风，2008)

6.3.2.2 按形成时间的分类

按双晶和晶体本身在形成时间上的先后可分为以下两类:

(1)原生双晶(primary twin):在晶体的生长过程中同时形成的双晶。生长双晶都属于原生双晶。

(2)次生双晶(secondary twin):在晶体已经形成之后才产生的双晶。滑移双晶一般属于典型的次生双晶转变双晶也被视为是次生双晶，但对于转变后的该结晶相来说，双晶则是与晶体同时形成的。

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