为什么说硅是太阳能投光灯电池最重要的半导体材料？

   

为什么说硅占据电子半导体材料当之无愧的“第一把交椅”?

    硅材料现在是电子工业中最重要的半导体材料,其地位十分重要,有人说,硅占据电子工业和太阳能光伏工业材料当之无愧的“第一把交椅”,为什么这样说呢?只要看看下面的数据就会清楚了
    (1)硅的化学稳定性好,本身无环境污染,又具有良好的半导体材料特性。因此,硅是应用最广泛的半导体材料,尤其是在太阳能光伏工业上应用更为广泛,仅多晶硅和单晶硅就占了太阳能光伏材料的90%左右。除了多晶硅和单晶硅外,还有非晶硅也是太阳能的光伏材料
    (2)硅的资源丰富。硅是地壳中储量最多的元素之一,仅次于氧,在地壳中的丰度达26%左右
    (3)硅材料具有特殊的物理化学性能和良好的半导体性质。硅熔化时体积缩小,固化时体积增大,这一性质与水基本相同。硅材料的硬度高,脆性大,具有良好的半导体性质,其本征载流子浓度为1.5×1010个/cm3,本征电阻率为1.5×10n·cm,电子迁移率为1350cm2/(V·s)空穴迁移率为480cm2/(V·s)
    (4)硅的禁带宽(1.1eV),漏电流小,随着1947年发明双极型晶体管,开始出现了固态电子器件,一开始用于制造二极管和三极管的半导体材料是锗(Ge),然而,由于锗的禁带窄(0.66V),引起PN结反向时错中有相当大的漏电流,这一点限制了锗器件只能在低于100℃时才能工作,此外集成电路平面处理需要能在半导体表面上生成一层钝化层,氧化错能作为钝化层,但难以生成,而且其溶于水,在800℃时分解,这些限制使锗在作为制造集成电路的材料方面,与硅比起来相形见绌。
硅的禁带更宽(1.1eV),漏电流小,因此可以生产出最高工作温度达150℃左右的硅器件。此外硅的氧化物SO2易于生成,而且化学性质十分稳定
    (5)硅耐高温,抗辐射性较好,可靠性商。因此特别适宜制作大功率器件,目前的集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的
    (6)硅是最容易制造的半导体材料,在半导体材料中。硅单品的直径最大。目前,生产直径12的单晶硅棒已是成熟技术,而且生产18的单品硅棒也已不是什么难题,而呻化镓单晶的最大直径仅为6.18in
    (7)硅晶体的完整性最好,在成锭的半导体材料方面,硅单晶的品体完整性最好,现在已经可以生产出无位错单品,到目前为止,用其他半导体材料生长无位错单晶还没有成功的例子
    (8)在半导体材料中,硅半导体材料的生产成本最低由于材料其有独特的性质,使它成为现代电子工业和信息社会的基础,其发展是20世纪材料和电子领城的里程碑,它的发展和应用直接促进20世纪全球科技和工业的高速发展,人类的发展被称为进入“硅时代”,有的国家把自己的高科技研发基地称为“硅谷” 
     硅当之无愧为太阳能投光灯电池半导体材料中的“第一把交椅”，现在太阳能灯光伏电池用的硅有多晶硅和单晶硅及非晶硅。
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