太阳能电池行业对锗的需求现状分析及展望

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1、太阳能电池行业对锗的需求现状分析及展望2010-02-23一、太阳能电池行业发展现状能源是国民经济和社会发展的基础，是人类社会赖以生存和发展的重要物质保障。纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替，能源技术的进步极大地推进了世界经济和社会的发展。能源安全问题始终是国际社会关注的焦点。近十年来，世界太阳能光伏发电产业和市场在技术进步、严峻的能源替代形势、人类生态环境（地球变暖）压力和世界各国发起的大规模国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划的刺激和推动下，世界光伏产业呈20-50

2、%快速发展，光伏产业成为全球发展最快的新兴行业之一。详见欧盟联合研究中心2008年光伏现状报告，图1（1990年---2007年全球太阳能电池产量图）、图2（2006---2012年全球太阳能电池产量及产能增长预测图）。但较高的发电成本及原材料的缺乏制约了其大规模发展。以高转换效率和低电池材料消耗为核心的薄膜光伏技术研究，越来越受到人们的重视，降低光伏发电成本被人们寄予厚望。详见图3（2006---2012年薄膜技术比例快速增长图）。图11990年-2007年全球太阳能电池产量图 图22006-2012

3、年全球太阳能电池产量及产能增长预测图图32006-2012年薄膜光伏技术比例快速增长图 二、高效率太阳能电池技术的发展和现状自六十年代第一代晶体硅太阳电池研制成功，经过各国光伏工作者的不懈努力，到目前为止，第一代晶体硅太阳电池的实验室效率达到了24.7％，大规模生产商用产品的效率为17％以上。尽管如此，由于受单晶硅材料价格及繁琐的加工工艺限制，致使单晶硅太阳电池成本居高不下。自八十年代第二代GaAs、CuInSe2和CdTe等太阳电池也取得了令人瞩目的成就，GaAs、CuInSe2和CdTe等薄膜电池的

4、实验室效率目前分别为25%、16.5%和18.5％，虽然仍有望在效率上进一步突破，但前者稳定性差，后者又较难制作。非晶硅及氢化非晶硅的来源较广，但是转换效率较低且大面积薄膜制作也存在价格高的问题。自九十年代以来，第三代化合物半导体叠层电池因其高效率、高电压和高温特性好等优点，可实用的转换效率为28%—32%，聚光后最高达到42.8%，被广泛应用于空间卫星太阳能电池、国防边远山区雷达站、微波通讯站，在未来光伏发电领域具有现实而广阔的应用潜力。但是锗和砷化镓的材料成本远大于硅电池的材料成本，而电池片的价格是

5、光伏系统成本最主要的部分。因此，高额成本成为制约光伏发电大规模应用的主要障碍。聚光技术是通过采用廉价的聚光系统将太阳光汇聚到面积很小的高性能光伏电池上，从而大幅度降低电池片的消耗量和光伏发电成本的最有效方案。早在1989年，GaAs/GaSb机械叠层双结太阳电池的效率已达32.6％（AM1.5，100-suns）。1995年FraunhoferISE和Calibration实验室研制的Ga0.51In0.49P/GaAs整体级联双结太阳电池，效率为31.1％（AM1.5，300－suns）。2005年5

6、月，美国可再生能源实验室报道其三结太阳电池在10倍聚光条件下的效率为37.9％。2005年6月，美国Spectrolab公司报道其多结太阳电池在236倍聚光条件下的效率为39％。2006年12月，该项世界纪录被其刷新为40.7％，这次突破可使安装成本降至3美元/瓦，发电成本约8-10美分/千瓦时，这在利用太阳光发电方面树立了新的里程碑。2007年6月，该项世界纪录又被刷新，美国特拉华大学和工业界组成的联盟最近宣布已研发出全球光电转换效率最高（42.8%）的太阳能电池，比其他类型太阳能电池高出大约30%，

7、是目前最好的硅太阳能电池的2倍。表1给出了截止到2008年底报道的各种地面应用聚光太阳电池和模块的效率。表12008年底各种地面应用聚光太阳电池和模块效率分类 效率（%） 面积（cm2） 强度聚光比（suns） 测试中心 （和时间） 单结电池 GaAs 27.8±1.0 0.203 216 Sandia（08/1988） Si 26.8±0.8 1.60 96 FhG-ISE(10/1995) Si 27.6±1.0 1.00 92 FhG-ISE(11/2004) CIGS（薄膜） 21.5±1.5 

8、0.102 14 NREL(02/2001) 多结电池 GaInP/GaAs/Ge（2端） 34.7±1.7 0.267 333 NREL(09/2003) GaInP/GaInAs/Ge（2端） 39.3±2.3 0.378 179 NREL(08/2006) GaInP/GaInAs/Ge（2端） 40.7 － 236 Spectrolab(12/2006) GaInP/GaInAs/Ge（2端） 42.8 - - 特拉华大学（06/2