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1、太陽能電池行業(yè)對鍺的需求現(xiàn)狀分析及展望2010-02-23一、太陽能電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀能源是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)保障?？v觀人類社會發(fā)展的歷史，人類文明的每一次重大進(jìn)步都伴隨著能源的改進(jìn)和更替，能源技術(shù)的進(jìn)步極大地推進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展。能源安全問題始終是國際社會關(guān)注的焦點。近十年來，世界太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)和市場在技術(shù)進(jìn)步、嚴(yán)峻的能源替代形勢、人類生態(tài)環(huán)境（地球變暖）壓力和世界各國發(fā)起的大規(guī)模國家光伏發(fā)展計劃和太陽能屋頂計劃的刺激和推動下，世界光伏產(chǎn)業(yè)呈20-50
2、%快速發(fā)展，光伏產(chǎn)業(yè)成為全球發(fā)展最快的新興行業(yè)之一。詳見歐盟聯(lián)合研究中心2008年光伏現(xiàn)狀報告，圖1（1990年---2007年全球太陽能電池產(chǎn)量圖）、圖2（2006---2012年全球太陽能電池產(chǎn)量及產(chǎn)能增長預(yù)測圖）。但較高的發(fā)電成本及原材料的缺乏制約了其大規(guī)模發(fā)展。以高轉(zhuǎn)換效率和低電池材料消耗為核心的薄膜光伏技術(shù)研究，越來越受到人們的重視，降低光伏發(fā)電成本被人們寄予厚望。詳見圖3（2006---2012年薄膜技術(shù)比例快速增長圖）。圖11990年-2007年全球太陽能電池產(chǎn)量圖?圖22006-2012
3、年全球太陽能電池產(chǎn)量及產(chǎn)能增長預(yù)測圖圖32006-2012年薄膜光伏技術(shù)比例快速增長圖?二、高效率太陽能電池技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀自六十年代第一代晶體硅太陽電池研制成功，經(jīng)過各國光伏工作者的不懈努力，到目前為止，第一代晶體硅太陽電池的實驗室效率達(dá)到了24.7％，大規(guī)模生產(chǎn)商用產(chǎn)品的效率為17％以上。盡管如此，由于受單晶硅材料價格及繁瑣的加工工藝限制，致使單晶硅太陽電池成本居高不下。自八十年代第二代GaAs、CuInSe2和CdTe等太陽電池也取得了令人矚目的成就，GaAs、CuInSe2和CdTe等薄膜電池的
4、實驗室效率目前分別為25%、16.5%和18.5％，雖然仍有望在效率上進(jìn)一步突破，但前者穩(wěn)定性差，后者又較難制作。非晶硅及氫化非晶硅的來源較廣，但是轉(zhuǎn)換效率較低且大面積薄膜制作也存在價格高的問題。自九十年代以來，第三代化合物半導(dǎo)體疊層電池因其高效率、高電壓和高溫特性好等優(yōu)點，可實用的轉(zhuǎn)換效率為28%—32%，聚光后最高達(dá)到42.8%，被廣泛應(yīng)用于空間衛(wèi)星太陽能電池、國防邊遠(yuǎn)山區(qū)雷達(dá)站、微波通訊站，在未來光伏發(fā)電領(lǐng)域具有現(xiàn)實而廣闊的應(yīng)用潛力。但是鍺和砷化鎵的材料成本遠(yuǎn)大于硅電池的材料成本，而電池片的價格是
5、光伏系統(tǒng)成本最主要的部分。因此，高額成本成為制約光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用的主要障礙。聚光技術(shù)是通過采用廉價的聚光系統(tǒng)將太陽光匯聚到面積很小的高性能光伏電池上，從而大幅度降低電池片的消耗量和光伏發(fā)電成本的最有效方案。早在1989年，GaAs/GaSb機(jī)械疊層雙結(jié)太陽電池的效率已達(dá)32.6％（AM1.5，100-suns）。1995年FraunhoferISE和Calibration實驗室研制的Ga0.51In0.49P/GaAs整體級聯(lián)雙結(jié)太陽電池，效率為31.1％（AM1.5，300－suns）。2005年5
6、月，美國可再生能源實驗室報道其三結(jié)太陽電池在10倍聚光條件下的效率為37.9％。2005年6月，美國Spectrolab公司報道其多結(jié)太陽電池在236倍聚光條件下的效率為39％。2006年12月，該項世界紀(jì)錄被其刷新為40.7％，這次突破可使安裝成本降至3美元/瓦，發(fā)電成本約8-10美分/千瓦時，這在利用太陽光發(fā)電方面樹立了新的里程碑。2007年6月，該項世界紀(jì)錄又被刷新，美國特拉華大學(xué)和工業(yè)界組成的聯(lián)盟最近宣布已研發(fā)出全球光電轉(zhuǎn)換效率最高（42.8%）的太陽能電池，比其他類型太陽能電池高出大約30%，
7、是目前最好的硅太陽能電池的2倍。表1給出了截止到2008年底報道的各種地面應(yīng)用聚光太陽電池和模塊的效率。表12008年底各種地面應(yīng)用聚光太陽電池和模塊效率分類?效率（%）?面積（cm2）?強(qiáng)度聚光比（suns）?測試中心?（和時間）?單結(jié)電池?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)?多結(jié)電池?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?-?-?特拉華大學(xué)（06/2
