砷化镓太阳能光伏电池主要上市公司
中科院固态电池上市龙头股票有哪些?

中科院固态电池上市龙头股票有哪些?固态电池的龙头企业固态电池的龙头企业如下:1、北京卫蓝:2016年成立,专注于固态电池的研发与生产,卫蓝新能源脱胎于中科院物理研究所。
2、清陶能源:2016年成立,专注于固态电池的研发与生产,率先实现了固态锂电池的产业化,建有国内首条固态锂电池生产线,2023年,续航超千公里的长续航固态电池将会在上汽的新款车型上实现应用。
3、赣锋锂业:旗下子公司赣锋锂电,于2023年1月,完成了首批搭载固态电池的50辆东风E70电动车的交付工作,开始了车辆的试运行。
4、辉能科技:固态电池龙头供应商,公司预计2023年实现100%硅氧体系,2024年实现锂金属负极体系的全固态电池量产。
5、宁德时代:作为锂电龙头企业,自然不会错过下一代电池技术,公司已深耕固态电池多年,并作出了电池样品,但没有详细的量产时间。
6、比亚迪:凭着刀片电池出圈,2016年起就自研固态电池,也发布了多个固态电池相关专利,为氧化物技术路线。
7、国轩高科:官方称已开发出了能量密度达360Wh/kg的半固态电池,已获车企的认可和项目定点,2023年底将会小批量装车试运行。
8、蜂巢能源:背靠长城汽车,目前旗下全固态电池实验室,已研发出了国内首批20Ah级硫系全固态原型电芯,该电芯能量密度达350-400Wh/kg,但还需要实现商用,有消息称,蜂巢能源已在筹划上市事宜。
9、孚能科技:该公司一直坚持软包电池技术路线,目前第四代半固态软包动力电池的能量密度已达到了330Wh/kg,相比第一代的260Wh/kg的能量密度已经有了质的飞越,即将实现量产。
10、北汽蓝谷:固态电池技术方面的研究工作,目前已取得阶段性进展,正在开展整车相关试验。
固态电池龙头股排名固态电池上市公司龙头股有哪些?赣锋锂业:固态电池龙头,在毛利润方面。
在近7个交易日中,赣锋锂业有6天下跌,期间整体下跌9.71%,最高价为83.55元,最低价为81.51元。
排名前十的光伏企业和行业介绍

排名前十的光伏企业和行业介绍Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】中国排名前十的光伏企业1.无锡尚德(创始人:杨怀进;总裁:施正荣)无锡尚德太阳能电力有限公司由施正荣博士于2001年1月建立,是一家集研发、生产、销售为一体的外商独资高新技术光伏企业,主要从事晶体硅太阳电池、组件、光伏系统工程、光伏应用产品的研究、制造、销售和售后服务。
尚德全球分支机构遍及北京、上海、旧金山、东京、慕尼黑、罗马、马德里、沙夫豪森、首尔、悉尼等重要城市,目前拥有 5 个生产基地,分别位于无锡、洛阳、青海、日本长野及上海。
2.晶科能源(创始人:李仙德,陈康平,李仙华)晶科能源有限公司是中国领先的光伏产品制造商,创办于2006年12月,注册资金亿美元,是(香港)栢嘉科技有限公司全资创办的外资企业。
公司营销中心位于上海市浦东新区,生产制造基地位于江西上饶经济开发区内,总占地500余亩。
公司自成立以来,大力引进国际先进生产设备,不断扩大生产规模,08年硅片产能达到约185兆瓦,计划09年硅片产能达到400兆瓦,是中国最具潜力的光伏企业之一。
3.昱辉阳光(创始人:李仙寿。
其与李仙德,李仙华为三兄弟)ReneSola 成立于2005年6月,是世界级的光伏制造销售企业之一,拥有浙江昱辉阳光能源有限公司、四川瑞能硅材料有限公司和多家海外销售公司。
经营业务包括原生多晶硅、单晶硅棒、多晶硅锭、硅片制造与销售、电池片、组件的制造与销售、光伏系统解决方案等。
4.英利新能源(创始人:苗连生)英利品牌创建于1987年,总部位于河北保定,拥有雄厚的技术力量,聘请了在光伏领域从事多年研究并有突出贡献的专家、教授为指导,并与多家科研院所建立了长期的合作关系,为企业的可持续发展提供了有效的保障5.阿特斯(苏州)太阳能(创始人:翟晓铧)CSI阿特斯 (Canadian Solar Inc.),是由加拿大学成归国的瞿晓铧博士在加拿大注册的一家光伏公司,公司致力于光伏产品的研发、制造、销售和售后服务。
砷化镓太阳能电池研究报告 材五第三组

砷化镓太阳能电池研究报告摘要:美国的阿尔塔设备公司使用外延层剥离技术,用砷化镓制造出了最高转化效率达28.4%的薄膜太阳能电池。
这种电池不仅打破了此前的转化效率,其成本也低于其他太阳能电池。
该太阳能电池效率提升的关键并非是让其吸收更多光子而是让其释放出更多光子,未来用砷化镓制造的太阳能电池有望突破能效转化记录的极限。
目前效率最高的商用太阳能电池由单晶硅圆制造,最高转化效率为23%。
砷化镓虽然比硅贵,但其收集光子的效率更高。
就性价比而言,砷化镓是制造太阳能电池的理想材料。
1.砷化镓结构及光电性能砷化镓属于Ⅲ-Ⅴ族化合物,是一种重要的半导体材料,化学式GaAs,分子量144.63,属闪锌矿型晶格结构,晶格常数5.65×10-10m,熔点1237℃。
在300 K 时,砷化镓材料禁带宽度为1.42 eV,如图1。
图1砷化镓能带结构简图砷化镓在自然条件下的结晶态通常具有两种晶体结构:闪锌矿结构或正斜方晶结构。
其中.正斜方晶结构的GaAs只能在高压下获得,闪锌矿结构是室温下GaAs 的最稳定构型。
闪锌矿的晶体构如图2所示。
图2 砷化镓晶体闪锌矿结构闪锌矿的GaAs晶体结构属立方晶系F43m空间群,晶格常数a=O 56535nm.配位数Z=4。
如图2所示的GaAs结构是立方面心格子,Ga2+位于立方面心的结点位置.As交错地分布于立方体内的l/8小立方体的中心,每个Ga2+周围有4个As与之成键.同样,每个As2-。
周围有4个Ga2+,阴阳离子的配位数都是4。
如果将As2-看成是作立方紧密堆积,则Ga2+充填于l/2的四面体空隙。
而正斜方晶结构在高压下才能获得,在温度为300K时,随着压强的增加,GaAs发生从闪锌矿结构GaAs 到正斜方晶GaAs.II的相变。
图3砷化镓能带结构图砷化镓是典型的直接跃迁型能带结构,其能带结构如图3所示。
砷化镓的价带极大值位于布里渊区中心k=O处;导带极小值也位于k=0的逊,等能面为球面。
GaAs

特点(与Si相比)
光电转换效率高: GaAs禁带宽度比 Si大、光谱响应特性和空间太阳 光谱匹配能力亦比Si强,因此转化效率高 可制成薄膜和超薄型太阳电池: GaAs 为直接禁带半导体,光吸收率 高于Si,因此GaAs太阳能电池可制成薄膜型,质量大幅度减小 耐高温性能好 抗辐射性能好
制备技术
国外技术的发展
单结GaAs/Ge太阳能电池
多结GaAs太阳能电池
双结GaAs太阳能电池
三结GaAs太阳能电池
四结GaAs太阳能电池
单结GaAs/Ge 太阳能电池 :为克服GaAs/GaAs太阳电池 单晶材料成本高、机械强度较差,不符合空间电源低 成本、高可靠要求等缺点,1983 年起逐步采用 Ge单晶 替代GaAs制备单结GaAs电池 GaAs/Ge太阳能太阳电池的特点是:具有GaAs/GaAs太 阳能电池的高效率、抗辐照和耐高温等优点, Ge单晶 机械强度高,可制备大面积薄型电池,且单晶价格约 为GaAs的30%。单结GaAs电池结构如图所示
砷化镓LED
目前制作LED都是采用MOCVD外延工艺,以半导体砷化镓材 料作为衬底,外延生长AIGaAs三元或AIGalnP 四元系外延 层结构,可用于制造红、橙、黄光LED。
用于制造LED的砷化镓衬底材料为掺硅的N型低阻材料,为 区别于半绝缘砷化镓材料,一般也可称之为半导体砷化镓 材料。单晶的晶向为(100)偏(111)A面15°,载流子浓度为 10 5~40x /cm3,迁移度大于1500cm2/V·S,位错密度小 于5000/cm2。
神九采用三结砷化镓太阳能电池
砷化镓太阳能充电器
GaAs太阳能电池的发展
中国排名前十的光伏企业及行业介绍

中国排名前十的光伏企业1. 无锡尚德创始人杨怀进总裁施正荣无锡尚德太阳能电力有限公司由施正荣博士于2001年1月建立是一家集研发、生产、销售为一体的外商独资高新技术光伏企业主要从事晶体硅太阳电池、组件、光伏系统工程、光伏应用产品的研究、制造、销售和售后服务。
尚德全球分支机构遍及北京、上海、旧金山、东京、慕尼黑、罗马、马德里、沙夫豪森、首尔、悉尼等重要城市目前拥有5 个生产基地分别位于无锡、洛阳、青海、日本长野及上海。
2. 晶科能源创始人李仙德陈康平李仙华晶科能源有限公司是中国领先的光伏产品制造商创办于2006年12月注册资金1.9亿美元是香港栢嘉科技有限公司全资创办的外资企业。
公司营销中心位于上海市浦东新区生产制造基地位于江西上饶经济开发区内总占地500余亩。
公司自成立以来大力引进国际先进生产设备不断扩大生产规模08年硅片产能达到约185兆瓦计划09年硅片产能达到400兆瓦是中国最具潜力的光伏企业之一。
3. 昱辉阳光创始人李仙寿。
其与李仙德李仙华为三兄弟ReneSola 成立于2005年6月是世界级的光伏制造销售企业之一拥有浙江昱辉阳光能源有限公司、四川瑞能硅材料有限公司和多家海外销售公司。
经营业务包括原生多晶硅、单晶硅棒、多晶硅锭、硅片制造与销售、电池片、组件的制造与销售、光伏系统解决方案等。
4. 英利新能源创始人苗连生英利品牌创建于1987年总部位于河北保定拥有雄厚的技术力量聘请了在光伏领域从事多年研究并有突出贡献的专家、教授为指导并与多家科研院所建立了长期的合作关系为企业的可持续发展提供了有效的保障5. 阿特斯苏州太阳能创始人翟晓铧CSI阿特斯Canadian Solar Inc.是由加拿大学成归国的瞿晓铧博士在加拿大注册的一家光伏公司公司致力于光伏产品的研发、制造、销售和售后服务。
自2001年以来CSI阿特斯先后在中国建立了六家独资企业。
CSI阿特斯为全球客户生产在住宅、商用、工业等领域有着广泛应用的太阳能光伏产品及太阳能发电应用产品同时还以公司的专业品牌为汽车行业、通讯行业等特殊市场提供太阳能光伏产品的解决方案CSI阿特斯也为世界领先的太阳能光伏厂商进行OEM加工。
砷化镓电池结构

砷化镓电池结构砷化镓电池是一种高效率、高性能的太阳能电池,其结构设计和材料选择对其性能起着至关重要的作用。
砷化镓电池主要由多个层次的结构组成,包括衬底、n型掺杂层、p型掺杂层、活性层和透明导电氧化物层等。
砷化镓电池的衬底通常采用镓基衬底,如镓砷化铟(GaAs)或镓磷化铟(InP)。
这些衬底具有良好的晶体结构和电学性能,能够提供良好的基底支撑和电子传输性能,从而提高电池的效率和稳定性。
砷化镓电池中的n型掺杂层和p型掺杂层分别用于形成n-p结构。
n型掺杂层通常采用硅(Si)或硒(Se)等材料,用于提供自由电子。
而p型掺杂层通常采用锌(Zn)或镓(Ga)等材料,用于提供空穴。
这样,通过n型和p型掺杂层的结合,形成了电池的正负极,实现了光生电荷的分离和电流的输出。
在砷化镓电池的活性层中,主要采用砷化镓(GaAs)材料。
砷化镓具有较高的吸收系数,能够有效吸收太阳光谱中的光子,并将其转化为电子-空穴对。
同时,砷化镓还具有良好的电子迁移性能和较高的光电转换效率,能够提高电池的光电转换效率和输出功率。
砷化镓电池的透明导电氧化物层通常采用氧化铟锡(ITO)或氧化锌(ZnO)等材料。
这些材料具有良好的透明性和导电性,能够有效地传输光电子,并提高电池的光电转换效率。
同时,透明导电氧化物层还可以保护电池表面免受外界环境的影响,延长电池的使用寿命。
总的来说,砷化镓电池的结构设计和材料选择对其性能起着至关重要的作用。
通过合理设计各层结构和优化材料选择,可以提高电池的效率、稳定性和寿命,推动太阳能光伏技术的发展和应用。
希望未来能够进一步优化砷化镓电池的结构,提高其性能,实现更广泛的应用和推广。
三结砷化镓太阳能电池
三结砷化镓太阳能电池砷化镓太阳能电池,是一种高效、环保、可持续的能源产生方式,其性能相对于其他太阳能电池,具有更高的转换效率和更低的成本。
下面,我们将从以下的几个方面来逐一分析“三结砷化镓太阳能电池”的原理和特点。
1. 电池的结构以及基本原理砷化镓太阳能电池主要由三个层次组成,即顶层的p型镓,中间层的n型砷化镓以及底层的反向p-型砷化镓。
这三个层次共同构成一个三结电池,在太阳光照射下,快速吸收能量,使一个p-n结耗能转变为电力,并形成电子流和空穴流,从而使电池产生电能。
2. 砷化镓太阳能电池的特点相较于其他太阳能电池,砷化镓太阳能电池具有以下的特点:(1)高转换效率:砷化镓的带隙较大,能有效吸收太阳光谱范围内大部分的能量,其效率远高于其他电池类型。
(2)长寿命:由于砷化镓的稳定性高,因此该电池在使用寿命上达到10年以上。
(3)环保:由于砷化镓太阳能电池采用化合物半导体材料制造,因此不会造成环境污染,与传统矽基太阳能电池相比,对环境的影响更小。
(4)适合温度范围广:砷化镓太阳能电池在较高温度下的使用效果比矽基太阳能电池更好,适合各种温度下的环境使用。
3. 砷化镓太阳能电池的应用领域砷化镓太阳能电池适用于多种应用场景,如航天、民用电力、电动汽车等行业。
其中,在航天领域的应用,主要是由于其体积小、重量轻、耐辐照能力强的特点,适合在太空环境中使用。
在电动汽车领域,砷化镓太阳能电池主要可以用于降低车辆点火荷,提高其性能表现。
综上所述,砷化镓太阳能电池具有高效率、长寿命、环保以及广泛适用于多个行业等特点。
虽然目前该技术仍处于研究和发展阶段,但相信在未来的发展中,这种高效能源的应用领域还将进一步拓展。
砷化镓电池结构
砷化镓电池结构砷化镓电池,也称为砷镓太阳能电池,是一种高效的光电转换器件,常用于太阳能发电和光伏发电系统中。
砷化镓电池以其高效能、稳定性和长寿命而备受瞩目。
本文将详细介绍砷化镓电池的结构组成和工作原理。
一、砷化镓电池的结构组成砷化镓电池由多个组件构成,主要包括以下几个部分:1.1 衬底层:砷化镓电池的衬底层是整个电池的基础,通常由单晶硅或其他材料制成。
衬底层的选择对电池的性能有重要影响。
1.2 N型和P型层:砷化镓电池的N型和P型层是通过不同的材料和掺杂方式制成的。
N型层富含电子,P型层富含空穴。
这种P-N 结构有助于形成电场,促进电荷的分离和集中。
1.3 P-N结:N型和P型层之间形成的P-N结是砷化镓电池的关键部分。
当光线照射到P-N结时,光子能量被吸收,并激发了电子和空穴。
这些电子和空穴会被电场分离并推向不同的电极,产生电流。
1.4 金属电极:砷化镓电池的两侧分别附着有金属电极,一般使用金属导电膜或合金制成。
金属电极能够有效地收集和传输电流。
二、砷化镓电池的工作原理砷化镓电池的工作原理基于光电效应。
当光线照射到电池的表面时,光子的能量会被砷化镓材料吸收。
被吸收的能量会激发电子从价带跃迁到导带,形成电子-空穴对。
在P-N结的作用下,电子和空穴会被分离,电子会向N型层移动,而空穴会向P型层移动。
这样,电子和空穴在P-N结两侧形成了电荷分离和电势差。
电子和空穴在P-N结两侧的电场作用下,沿着不同的电路路径流动,形成了电流。
金属电极的作用是收集和导出电流。
一个金属电极连接到N型层,另一个金属电极连接到P型层。
电流会从N型层的金属电极流出,通过外部电路,再从P型层的金属电极流入,形成闭合电路。
三、砷化镓电池的特点砷化镓电池具有以下特点:3.1 高效能:砷化镓材料具有较高的吸收系数,能够有效地吸收太阳光中的能量,并转化为电能。
因此,砷化镓电池具有较高的光电转换效率。
3.2 稳定性:砷化镓电池在高温、强光和恶劣环境下具有良好的稳定性。
光伏发电概念股和光伏发电上市公司一览:
光伏发电概念股和光伏发电上市公司一览:光伏发电概念股和光伏发电上市公司一览:代码证券名称所属领域600550天威保变太阳能电池晶硅电池/薄膜电池,产业链全:从硅料到组件,硅料到组件生产及在建能力最大002218拓日新能太阳能(薄膜电池)主要是薄膜电池兼少量晶硅电池组件600674川投能源太阳能(硅料)国内唯一已投产的千吨级硅料厂,在建规模大600131岷江水电太阳能(硅料)参股西藏华冠科技涉足太阳能产业600644乐山电力太阳能(硅料)参股四川新光硅业主要生产多晶硅太阳能硅片002006精工科技太阳能(设备)单晶铸锭炉600586金晶科技太阳能(零部件)薄膜电池用超白玻璃600089特变电工太阳能组件、硅料控股的新疆新能源从事太阳能光伏组件制造600151航天机电太阳能组件、硅料控股的上海太阳能科技电池组件产能迅速提升000012南玻A太阳能组件、硅料硅料尚未投产000969安泰科技太阳能(薄膜电池)与德国ODERSUN公司合作薄膜太阳能电池产业600482风帆股份太阳能(薄膜电池)投巨资参与太阳池、锂电、太阳能电池等项600629棱光实业太阳能(薄膜电池)002083孚日股份太阳能(薄膜电池)600184新华光太阳能电池基板,电池组件太阳能特种光玻基板600438通威股份太阳能(硅料)600885力诺太阳太阳能电池太阳能热水器的原材料供应商600220江苏阳光太阳能组件、硅料000786北新建材光伏发电系统600884杉杉股份太阳能电池参股尤利卡太阳能,掌握单晶硅太阳能硅片核心技术600293三峡新材太阳能玻硅矿600295鄂尔多斯太阳能(硅料)000635英力特太阳能(硅料)000962东方钽业太阳能(硅料)600183生益科技太阳能(硅微粉)控股的东海硅微粉公司是国内最大硅微粉生产企业600152维科精华太阳能组件成立的宁波维科能源公司专业生产各种动力、太阳能电池600661交大南洋太阳能组件控股的交大泰阳从事太阳能电池组件生产600642申能股份太阳能组件参股的申能新能源涉足太阳能领域000899赣能股份太阳能(薄膜电池)600596新安股份硅料原料(三氯氢硅)600299蓝星新材硅料原料(三氯氢硅)000698沈阳化工硅料原料(三氯氢硅)000418小天鹅大股东参股无锡尚德太阳能电力600803威远生化实际控股股东新奥集团从事太阳能等新能源产品生产600211西藏药业发起股东之一为西藏科光太阳能工程技术公司000727华东科技国内最大的太阳能真空集热管生产商600192长城电工参股长城绿阳太阳能公司涉足太阳能领域------------------------------------------------光伏发电概念股有哪些?光伏发电上市公司一览太阳能发电分为光热发电和光伏发电。
苏州纳米所基于高效砷化镓电池的聚光光伏发电系统获进展
苏州纳米所基于高效砷化镓电池的聚光光
伏发电系统获进展
基于高效砷化镓电池的聚光型光伏发电系统是未来光伏领域的重要发展方向,具有稳定、高效、低成本等诸多优越性。
太阳能光伏发电厂有明显的节能减排效果,同时大大减小了土地使用面积,发电系统所覆盖的土地也可以间歇性的受到光照,不影响当地植被的生存,具有就近就地分散发供电,进入和退出电网灵活的显著特点。
最近,中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所系统集成部设计开发了4*6形式的基于高效砷化镓电池的聚光发电系统,并成功投入实际运行。
模组光电转换效率达到了25%,解决了风沙侵蚀、尘埃进入、水汽渗透等一系列应用难题,克服了500倍聚光比条件下,局部高温制约光电效率提高的问题;系统实现了在日照、全天候、全方位的条件下始终跟踪太阳,跟踪精度达到了±0.1度;攻克了高分子聚光器在日照下易老化、黄化、下沉、破裂的弊端,摸索了具有针对性的砷化镓电池封装工艺,并在模组中引入二次聚光系统增大了系统的接受角,提高了系统的实用性能。
此项工作的顺利实施,推动聚光光伏系统从实验室走向了实际应用环境。
在保障各技术指标的前提下,研究人员破除了一系列工艺、设计问题,为聚光光伏领域的规模化推动夯实了技术基础。
该研究得到国家自然科学基金、中科院知识创新工程重要方向项目、苏州市科技专项等相关支持。
图1. 基于高效砷化镓电池的聚光型光伏发电模组图2. 基于高效砷化镓电池的聚光型光伏发电系统。
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砷化镓太阳能光伏电池主要上市公司砷化镓太阳能光伏电池主要上市公司一、砷化镓电池基本介绍近年来,太阳能光伏发电在全球取得长足发展。
常用光伏电池一般为多晶硅和单晶硅电池,然而由于原材料多晶硅的供应能力有限,加上国际炒家的炒作,导致国际市场上多晶硅价格一路攀升,最近一年来,由于受经济危机影响,价格有所下跌,但这种震荡的现状给光伏产业的健康发展带来困难。
目前,技术上解决这一困难的途径有两条:一是采用薄膜太阳电池,二是采用聚光太阳电池,减小对原料在量上的依赖程度。
常用薄膜电池转化率较低,因此新型的高倍聚光电池系统受到研究者的重视[1]。
聚光太阳电池是用凸透镜或抛物面镜把太阳光聚焦到几倍、几十倍,或几百倍甚至上千倍,然后投射到太阳电池上。
这时太阳电池可能产生出相应倍数的电功率。
它们具有转化率高,电池占地面积小和耗材少的优点。
高倍聚光电池具有代表性的是砷化镓(GaAs)太阳电池。
GaAs属于III-V族化合物半导体材料,其能隙与太阳光谱的匹配较适合,且能耐高。
与硅太阳电池相比,GaAs太阳电池具有较好的性能[2]。
二、砷化镓电池与硅光电池的比较1、光电转化率:砷化镓的禁带较硅为宽,使得它的光谱响应性和空间太阳光谱匹配能力较硅好。
目前,硅电池的理论效率大概为23%,而单结的砷化镓电池理论效率达到27%,而多结的砷化镓电池理论效率更超过50%。
2、耐性常规上,砷化镓电池的耐性要好于硅光电池,有实验数据表明,砷化镓电池在250℃的条件下仍可以正常工作,但是硅光电池在200℃就已经无法正常运行。
3、机械强度和比重砷化镓较硅质在物理性质上要更脆,这一点使得其加工时比容易碎裂,所以,目前常把其制成薄膜,并使用衬底(常为Ge[锗]),来对抗其在这一方面的不利,但是也增加了技术的复杂度。
三、砷化镓电池的技术发展现状1、历程GaAs太阳电池的发展是从上世纪50年代开始的,至今已有已有50多年的历史。
1954年世界上首次发现GaAs材料具有光伏效应。
在1956年,LoferskiJ.J.和他的团队探讨了制造太阳电池的最佳材料的物性,他们指出Eg在1.2~1.6eV范围内的材料具有最高的转换效率。
(GaAs材料的Eg=1.43eV,在上述高效率范围内,理论上估算,GaAs单结太阳电池的效率可达27%)。
20世纪60年代,Gobat等研制了第1个掺锌GaAs太阳电池,不过转化率不高,仅为9%~10%,远低于27%的理论值。
20世纪70年代,IBM公司和前苏联Ioffe技术物理所等为代表的研究单位,采用LPE(液相外延)技术引入GaAlAs异质窗口层,降低了GaAs表面的复合速率,使GaAs太阳电池的效率达16%。
不久,美国的HRL(HughesResearchLab)及Spectrolab通过改进了LPE技术使得电池的平均效率达到18%,并实现了批量生产,开创了高效率砷化镓太阳电池的新时代[4]。
从上世纪80年代后,GaAs太阳电池技术经历了从LPE到MOCVD,从同质外延到异质外延,从单结到多结叠层结构的几个发展阶段,其发展速度日益加快,效率也不断提高,目前实验室最高效率已达到50%(来自IBM公司数据),产业生产转化率可达30%以上。
2、几项基本技术介绍GaAs生产方式有别于传统的硅晶圆生产方式,GaAs生产需要采用磊晶技术,这种磊晶圆的直径通常为4―6英寸,比硅晶圆的12英寸要小得多,因此,制备其磊晶圆需要特殊的机台。
目前,常用于GaAs 制备的技术有几种,主要有LPE和MOVPE等。
2.1LPE技术介绍液相外延技术(LiquidPhaseEpitaxy,简称LPE)1963年由Nelson等人提出的,在GaAs的生产中,其以低熔点的Ga)镓)为溶剂,以待生长材料Ga、As(砷)和掺杂剂Zn(锌)、Te(碲)、Sn(锡)等为溶质,使溶质在溶剂中呈饱和或过饱和状态。
通过降冷却使石墨舟中的溶质从溶剂中析出,在单晶衬底上定向生长一层晶体结构和晶格常数与单晶衬底(常为Ga)足够相似的GaAs晶体材料,使晶体结构得以延续,实现晶体的外延生长。
2.2MOVPE技术介绍金属有机化学汽相淀积(MOCVD)是由美国洛克威尔公司的H.M.Manasevit等在1968年首先提出的一种制备化合物半导体薄层单晶膜的新型汽相外延生长技术。
在GaAs晶片的制备中,它采用Ga 元素的有机化合物和As的氢化物等作为晶体生长原料,以热分解反应方式在衬底上进行汽相外延,生长GaAs化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄膜层单晶材料。
MOCVD是在常压或低压(≈10kPa)下于通H2的冷壁石英反应器中进行的,衬底度为600-800℃,过程中需用射频加热石墨支架,让H2气通过度可控的液体源鼓泡携带金属有机物到生长区。
目前MOVPE方法制备GaAs薄膜电池受生长速率、生长度和As/Ga比、金属有机物和AsH3的纯度等诸多参数的影响[5]。
3、国内技术发展情况在上世纪70年代中期至90年代中期,国内一般采用LPE技术研制GaAs电池,单结GaAs/GaAs电池效可达20%。
1995年开始,国内开始采用MOCVD技术研制GaAs电池。
“十五”初期,单结GaAs/Ge电池进入量产(用于航天),量产平均效率达到18.5%~19.0%(AM0)。
我国首次GaAs电池试验是在1988年9月时进行的,当时发射的FY21A星上,在卫星的太阳方阵帆板上使用了20mm×20mm×0.3mm单结GaAs电池,取得较好的效果。
2001年1月发射的“神舟3号”飞船和2002年5月发射的“海洋21”卫星上,也应用了单结GaAs/GaAs电池。
四、砷化镓电池产业发展现状就世界的角度来说,砷化镓电池主要还是应用在宇宙空间探测利用等方面,在地面使用较少。
目前全世界专业制作砷化镓聚光电池的工厂有美国的Emcore,SpectroLab(波音的子公司)和德国的AzurSpace等,中国的产业化推广还未成形。
2007年8月开始,由于聚光技术的采用,砷化镓电池从卫星上的使用转变为聚光的太阳能发电站的规模应用。
为此,Emcore公司花了1000万美元,将产能增加到目前的每年150兆瓦。
在2008年,全球的砷化镓电池的生产取得突破性的发展,4月,作为砷化镓生产的全球主要厂家之一SpectroLab,获得350兆瓦,9300万美元(1000倍聚光)的电站订单。
在东亚地区,也有初步的生产推广,2008年5月,韩国电站就接到70兆瓦,2800万美元(500倍聚光)的订单。
随着全球光伏产业的大发展,光伏电池的生产在逐步推开。
五、砷化镓电池产业发展遇到的问题砷化镓光伏电池有着较优的转化效率,有明显的发展优势,应该成为一种有效的光伏发电途径,但是,目前在中国产业化方面并不理想,出现了一些问题和阻碍。
主要有以下几个方面,一是制备费用高居不下,据文献报道,砷化镓晶片的制备费用约为10000$/m2,比常规的硅晶电池相比高出不少,当然,这是几方面的因素造成的,一方面,由于镓元素在全球的储量不多,大概在两百万吨左右[7](中国约占一半),而且开采难度大(一般为铝土矿的伴生矿),在当今号召降低高耗能投资的要求下(电解铝项目得到严格控制),短期内要扩大粗镓的生产比较难。
另一方面,由于半导体材料对纯度的要求很高,对半导体用镓的要求达到6―7个9,目前世界上掌握这样提纯技术的国家仅有美国、德国和日本少数几个,由于技术的垄断,对扩大再生产构成限制,总体上增加了制备费用。
二是砷化镓的另一个组分砷有毒,对于环境安全和生产工人自身身体安全都是一个不小的威胁,在没有得到有力技术保证的前提下,一般的企业也不愿往这方面投产。
第三,目前的砷化镓电池由于自身物理因素的限制(脆性),一般制成带衬底的薄膜电池,需要构造隧道结和防止形成寄生的p/n结[8],这增加了技术的难度。
第四,由于砷化镓电池的高转化率,常把其制成高聚光电池,当然,这一方面可以缩小耗材,对于降低成本有利,但是也存在需要追日跟踪系统的问题,而且由于各地区的日照条件不一样据了解,目前对追日跟踪系统的要求也不一样,也增加系统的复杂度和实施的难度[9]。
第五,国内市场这几年的注意力都集中在多晶硅市场,而且是进行的是一种90%以上原料依赖进口,90%以上产品依赖出口的一种模式,没有把注意力集中到本土化光伏发电推广,长此以往,整个光伏产业会缺乏动力需求,这对砷化镓电池产业的发展来说也是不利的。
第六,对于产业化来说,民众认可是很重要的,这些年来,对于砷化镓光伏电池,民众认知度不够,媒介和研究机构的宣传推广工作有些不力。
第七是国家策,府策支持在光伏产业方面比较宏观,目前还没有做到对光伏电池行业进行分类别对待,支持产业发展,在成本竞争不具备优势的情况下,策支持的不力使砷化镓产业化推进缓慢。
以上这些原因的综合出现,对砷化镓电池产业的发展造成了障碍。
对策分析针对目前出现的问题,笔者认为可以从以下几方面着手去努力解决。
首先,需要在原料镓上做好功夫,虽然镓储量全球不太多,但是中国相对来说是较丰富的,目前的问题就是提纯技术不过关的问题,这就需要我们广大的相关科研机构合作攻关,做好镓的高纯提取。
第二是要做好安全保障措施,提高工厂生产的智能化、自动化,减少生产直接接触人员,保障安全化生产和人身安全,减小环境阻力。
第三是加大技术攻关,简化制备工艺,减小电池系统复杂度,降低电池制备耗费。
第四,新闻媒介和相关学术机构做好宣传推荐工作,提高民众认知度。
第五是国家策支持明细化,比如对光伏发电电池产业来说,对晶硅电池、薄膜电池、砷化镓电池、碲化铬电池等的产业化生产做好分类对待,培植一些有竞争力的砷化镓电池生产企业,同时鼓励各地新建光伏电站采用砷化镓光伏电池。
六、展望目前由于资金、技术和会认知等方面的不足,砷化镓电池在中国并没有走进大众生活,实现产业化生产。
但是由于砷化镓电池具有很高的能量转化效率,个人认为,是一种比较有前途的光伏发电装置,对促进未来人类新能源利用,创造洁净生存环境是一个好的备选项,相信通过业界的共同努力,府策上的得力支持,民众的开放性心里对待,砷化镓太阳能光伏电池产业化会逐步发展,稳步推进,在明天的广泛运用不是梦!A股主要上市公司目前全球的CPV装机不到200MW,预计今后几年内,随着技术优势和成本优势的体现,市场规模将有爆发式的增长,未来10年年均增速预计在40%以上。
我国目前仅有少量示范电站,未来随着光伏装机容量的提升,CPV的市场也将逐渐打开。
在目前,国内尚无成熟的CPV设备制造商,产品进口依赖度较高。
在A股上市公司中未来有望从CPV市场的高速扩张中获益的主要上市公司有:1、乾照光电(300102):公司是目前国内四元系红、黄光LED芯片产销量最大的企业,国内最大的能够批量生产三结砷化镓太阳能电池外延片的企业。