(1)元素半导体是由单一元素制成的半导体材料,主要有硅、锗、硒等,以硅应用最广。

　　(2)化合物半导体分为二元系、三元系、多元系、氧化物系和有机化合物半导体。二元系化合物半导体有Ⅲ-Ⅴ族(如砷化镓、磷化镓、磷化铟等)、Ⅱ-Ⅵ族(如硫化镉、硒化镉、碲化镉、碲化锌、硫化锌等);Ⅳ-Ⅵ族(如硫化铅、硒化铅等);Ⅳ-Ⅳ族(如碳化硅等)。三元系和多元系化合物半导体主要为三元和多元固溶体,如镓铝砷固溶体、镓锗砷磷固溶体等;有机化合物半导体有萘、蒽、聚丙烯腈等。非晶态和液态半导体材料不具有严格周期性排列的晶体结构。

　　元素硅在地球上的储存十分丰富,仅次于氧(地球表层16km所含元素的重量比百分数,氧为49.5%、硅为25.8%、铁为4.7%、铜为0.01%)。但生产纯净的硅很不容易,目前多用改良西门子法生产,用氯和氢合成氯化氢,氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅,然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯,提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行化学气相沉积(在硅条或钼丝上)生产高纯多晶硅。为了提高纯度,还原用的氢气要通过钯膜的过滤(钯膜像是筛子,只有纯净的氢才能通过)。由多晶硅生产单晶硅的方法,一般都是用熔体生长法制成的。常用的方法有:

　　(1)直拉法。是把多晶硅碎块放在石英坩埚中掺一点活性杂质,熔化后,用子晶慢慢拉出基本无位错的单晶,这种方法应用最广,单晶硅的最大直径可大于300mm。

　　(2)悬浮区熔法。是把多晶硅在高频电炉的铜管线圈中局部熔化,慢慢移动成长单晶,熔体不与容器接触,可以生长高纯度的单晶硅。

　　直拉单晶硅用于集成电路和中小功率器件;区熔单晶硅主要用于大功率半导体器件,如整流二极管、晶闸管、大功率晶体管等。多数半导体器件是用单晶硅切片或外延片上制作出来的。外延片是在单晶衬底上生长的单晶层;外延的方法有气相、液相、固相、分子束外延等。非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金属等衬底上用不同类型的化学气相沉积法制作。微电子和电力电子器件对半导体材料的纯度要求都在6个“9”(就是99.9999%)以上,最高达11个“9”以上;硅太阳电池的原料硅纯度要求为5个9(即99.999%),不是很高;可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料,经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。单晶硅太阳电池是把单晶硅棒切成片(一般片厚约0.3mm),经过切割、抛磨、清洗后,在硅片上扩散微量的活性杂质[(硼,用于N型硅片上生长P型层)、(磷,用于P型硅片上生长N型层)],扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行,这样就在硅片上形成了PN结,然后用丝网印刷法,把银浆在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制出背电极,并在有栅线的面上覆减反射层,以减少光被硅片表面反射。

　　多晶硅太阳能电池是使用多晶硅块料或单晶硅头尾料,在石英坩埚中加热熔化后注入石墨铸模中,制成立方体多晶硅锭,再切片加工成方形太阳能电池片,这样可以提高材制利用率和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳能电池差不多,其光电转换效率不断在提高,有直追单晶硅太阳能电池的趋势。材料制造简便,节约电耗,总生产成本较低,因此发展很快。

　　3 薄膜太阳能光电池

　　薄膜太阳能光电池可挠性好,便于制作大面积的结构,厚度只有1～10μm。薄膜太阳能电池的材料有硅基、铜铟镓硒(CuInGaSe,简写为CIGS,效率为13%～20%,)、碲化镉(CdTe,效率10%～17%) 等。

　　非晶硅太阳能电池是1976年才出现的新型薄膜太阳电池,它与单晶硅和多晶硅太阳能电池的制作方法不大一样,硅材料消耗很少,电耗也低。非晶硅太阳能电池的结构有一种叫PiN的,它是在衬底上先沉积一层掺磷的N型非晶硅,再沉积一层未掺杂的i层,然后再沉积一层掺硼的P型非晶硅,最后用电子束蒸发一层减反射膜,并蒸镀银电极等,这种制作方法可以实现大批量生产,同时,由于电池很薄,可以制成叠层式,或采用集成电路的方法制造。在一个平面上,用掩模工艺可以制作多个串联电池,以获得较高的电压。