问答 乾照GaAs太阳能电池市场怎么样?以后的市场行情将会是什么走向?
叶国光 · 2017-06-16 · 阅读 5937
目前除了军工与航空航天机器都在使用砷化镓材料的太阳能发电系统以外,其他领域应用不多,主要还是这种发电系统性价比不高,因此只能做特殊的应用,目前乾照这方面的业务很稳定,毛利也很高,但是增长性不强。至于还有什么特殊应用,我觉得汽车市场尤其是电动车的发展也许会带给砷化镓太阳能电池无限的商机。首先跟大家科普一下砷化镓光伏:
太阳能电池到今天为止已经发展了很多年了,在很多人的观念中,太阳能都需要厚重的电池板才能工作,并且实际转化率不高,相对于多晶硅材料的间接带隙材料,目前转换效率最高的是直接带隙的砷化镓太阳能电池,它也属于薄膜太阳能电池的一种,在前一代已经成熟的太阳能电池技术中,多晶硅电池占着主导地位,但是随着技术的演进和多晶硅电池的局限,薄膜电池慢慢的成为了新一代的太阳能电池演进方向。传统的多晶硅电池是以高纯的多晶硅棒为原料制成太阳能电池, 而薄膜电池属于非晶硅结构,而砷化镓(GaAs)则是其中的一种。砷化镓除了可以当做红光与红外光的发光材料以外,光伏也是它很有潜力的应用之一,目前乾照光电就是国内最大的砷化镓光伏材料供应商之一。砷化镓GaAs属于III-V族化合物半导体材料,其带隙与太阳光谱的匹配较适合,且能耐高温。与多晶硅硅太阳电池相比,砷化镓GaAs太阳能电池具有较好的性能。GaAs材料早在1954年就被发现具有光伏效应,70年代,随着IBM等公司及研究单位的参与,GaAs作为太阳能电池开始蓬勃发展。
砷化镓太阳能电池的优劣势
优势
1.转化率高
目前有些公司的“砷化镓薄膜太阳能电池技术”最高转化率能达到31.6%,而且这个值是曾被美国国家可再生能源实验室(NREL)确认的。根据技术的进展,在2020年,砷化镓太阳能电池转化率将达到38%,2025年将可以达到42%的高度。说到光伏行业的效率永远离不开理论效率和量产效率,砷化镓的巨大优势之一就是理论效率高,差不多比多晶硅高一倍,这属于砷化镓天生的优越属性,在多晶硅的局限性凸显的时候,砷化镓是一个不错的努力方向。
2.可塑性强
与传统太阳能电池板不同,砷化镓薄膜太阳能电池具有柔性可弯曲、质量轻、颜色可调、形状可塑等优势,砷化镓的优势能够适用于汽车外观设计与制造的重要因素,另外,由于其可塑性强,所以能够获得最大化感光面积,因此可以大幅度提高太阳能发电量,为汽车提供动力。
3.耐温性好
常规来说,目前的多晶硅光电池在200℃的工作环境下就已经无法正常运行。而砷化镓电池的耐温性要好于硅光电池,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。耐高温的特性,这对于实时有电流充放并产生大量热能的汽车行业应该能增加不少稳定性
4.弱光性好
晶体硅光伏系统对光的敏感度并不是很高,在阴雨天等光线较差的时候,是基本不能进行工作的,而薄膜太阳能电池是能够在弱光环境下进行发电的,只不过发电的效率要小于阳光充足的时候。
劣势
1.成本高昂
砷化镓电池由于在相对高温情况下的优越性能,一出现就饱受关注,包括很多航空航天机器都在使用砷化镓材料的太阳能发电系统,不过这种电池的成本也是比多晶硅光电池要高出很多的。
首先,由于砷化镓生产方式和传统的硅晶圆生产方式大不相同,砷化镓需要采用磊晶技术制造,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,磊晶圆需要特殊的机台才行,同时砷化镓原材料成本高出硅很多,镓比较稀缺,砷又是有毒物质,所以成本也会相应高昂。
其次,其电池的衰减也是成本高昂的佐因之一。
2.电池衰减
传统薄膜太阳能电池由于工艺原因一般颜色更深,这就意味着其热效应就更严重,根据实测数据,早期的薄膜太阳能电池一般性衰减在10%以上,特别是在使用的头几年呈现高速衰减状态,最高能达到20%左右,所以一般厂家会采用低标的办法去销售冲减。例如150W标称100W进行销售。即使是砷化镓电池也需要充分降温,才能保证其发电效率和减缓热衰减。
3.封装复杂
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,通常的做法是把其制成薄膜,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。薄膜电池的工艺决定了它的封装面板不能使用钢化玻璃,一般是使用双层普通玻璃封装,生产过程货损与安装损坏率相对较高,另外这种封装模式使其散热问题更加严重,直至目前这个问题都难以解决。
目前已经有汽车采用了“砷化镓薄膜太阳能电池技术”,在车顶和车身上集成薄膜太阳能组件,就可以以太阳能为能源,转化电能为车辆电池充电,也许大家可以关注关注。但是昂贵的价格可能刚开始只能用在高级电动车特斯拉或高端汽车品牌上,随着技术成熟让性价比提升,也许大量应用在汽车上将不会花太久的时间。