硅片的生產主要包括四個環節：長晶、截斷切方、切片和測試分選。其中主要環節為長晶和切割。長晶是指在特定環境下，將硅料生長成硅晶體的過程。硅片主要分為單晶硅片和多晶硅片，二者最大的區別也是發生在長晶環節。

對于單晶硅片而言，在生長的過程中首先需要多晶硅料通過直拉法或區熔法形成單晶硅棒，其間原子排列有序;對于多晶硅片而言，則先需要多晶硅通過鑄錠法形成多晶硅錠，其內部原子結構沒有發生變化，仍為無序排列。當前單晶的拉棒成本較多晶的鑄錠成本高，而單晶硅片的光電轉換效率也相對較高。

1)單晶硅棒的生產方法：切克勞斯基法(CZ 法)和區熔法(FZ 法)

單晶硅棒的生產方法主要有兩種，分別為切克勞斯基法(CZ 法)和區熔法(FZ 法)。CZ 法是利用旋轉著的籽晶從坩鍋中的熔體中提拉制備出單晶的方法，又稱直拉法。目前國 內太陽電池單晶硅硅片生產廠家大多采用這種技術。具體方法為將多晶硅料置于坩鍋中 加熱熔化，待溫度合適后，經過將籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾等 步驟，完成一根單晶硅錠的拉制。

FZ 法的制備原理是對錠條的一部分進行熔化，熔化的部分稱為熔區，當熔區從頭到尾移 動一次后，雜質隨熔區移到尾部。利用這種方法可以進行多次提純，多次移動熔區可以 達到更好的提純效果。

但由于液固相轉變溫度高、能耗大，多次區熔提純成本高。區熔 法有水平區熔和懸浮區熔，前者主要用于鍺提純，以及生長鍺單晶，硅單晶的生長主要 采用懸浮區熔法，生產過程中不使用坩鍋，熔區懸浮于多晶硅棒和下方生長出的單晶之間。由于懸浮區熔時，熔區呈懸浮狀態，不與任何物質接觸，因而不會被沾污。此外， 由于硅中雜質的分凝效應和蒸發效應，可獲得高純單晶硅。目前航空領域用的太陽電池 所用硅片主要用這種方式生長。

2)多晶硅錠的生產方法：澆鑄法、熱交換及布里曼法和電磁鑄錠法

多晶硅錠的生產方法有三種，分別為澆鑄法、熱交換及布里曼法、電磁鑄錠法。澆鑄法 是將熔煉和凝固分開，熔煉在一個石英砂爐襯的感應爐中進行，熔融后的硅液澆入一個 石墨模型中。

該方法可以實現半連續化生產，其熔化、結晶和冷卻分別位于不同的地方， 可以有效提高生產效率，降低能源消耗。但因熔融和結晶使用的是不同的坩鍋，因此容 易導致二次污染，此外，坩鍋翻轉機構及引錠機構也使得其結構相對復雜。

熱交換法及布里曼法這兩種方法都把熔化及凝固置于同一坩鍋中，避免了二次污染。其 中熱交換法是將硅料在坩鍋中熔化后，在坩鍋底部通冷卻水或冷氣體以進行熱量交換， 形成溫度梯度后可促使晶體定向生長。

布里曼法則是在硅料熔化后，將坩鍋或加熱元件 移動使結晶好的晶體離開加熱區，而液硅仍然處于加熱區，這樣在結晶過程中液固界面 形成了比較穩定的溫度梯度，有利于晶體的生長。同時，晶體的生長速度也可調節。實 際生產所用的結晶爐大都采用熱交換法及布里曼法相結合的技術。

電磁鑄錠法不使用坩鍋，硅料通過加料裝置進入加熱區，通過感應加熱使硅料熔融，當 硅液向下移離開加熱區后，結晶生長。通過不斷加料，可以將結晶好的硅錠不斷往下移， 即實現了連續生長。但該方法生產的硅錠晶粒尺寸和橫截面均較小，因此容量也較小。

3)金剛線切割技術已在市場中被大規模應用

切割則是指將單晶硅棒或多晶硅錠切割成片，制成硅片。當前，市場上已全面使用金剛 線切割技術。在 2014 年之前市面上通常采用砂漿切割的方式，其切割方式是游離式的 切割模式，靠懸浮液的懸浮碳化硅，通過線網的帶動以進行磨削切割。

隨著 2014 年金剛 線切割技術的發明，砂漿切割的市場份額逐漸降低。相比于砂漿切割，金剛線切割具有 許多優點：如切割效率高、環境污染低、硅片精度好、表面損傷小以及鋸口損耗小。同 時，由于多晶硅錠硬質點較多，采用金剛線切割技術帶來的成本下降幅度遠小于單晶硅 片。在單晶硅片領域，金剛線切割技術已在 2017 年全面取代砂漿切割技術。隨著金剛 線切割技術的大規模應用，單多晶硅片的成本差距逐漸縮小。