太阳能电池行业对锗的需求现状分析及展望
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目前，全球太阳能电池用锗晶片最大生产商是比利时优美科（Umicore）公司和美国的AXT公司。现在国际上锗衬底化合物半导体叠层电池生产线均为4英寸生产线。为了降低成本和提高成品率，比利时优美科公司（直拉CZ法）和美国的AXT公司（垂直梯度凝固VGF法）均已研制成功六英寸太阳能电池用锗单晶。未来太阳能锗单晶主流产品也将由4英寸向6英寸转变。
太阳能电池行业对锗的需求现状分析及展望
上海大学 杜承彦
2011-01-16
关键字：太阳能电池锗现状展望
浏览量：722
一、全球太阳能电池用锗晶片生产情况及产量预测
锗是典型的稀散金属，是一种极为重要的战略资源，在保障国家安全和国民经济建设中具有重要作用。全世界可供开采的锗资源比较缺乏，已探明的锗资源储量8600吨，我国锗资源储量6100吨居世界第一。
700.8万片
资料来源：http://guba.eastmoney.com/look,002428,4004647762.html，访问时间2011年1月14日
比较未来五年的高效率太阳能电池用锗晶片的生产量与需求量可看出，未来五年的锗晶片市场需求旺盛，在除卫星外，暂不考虑其它军事用途的情况下，从2010年起，高效率太阳有电池用锗晶片的生产量只有达到年增产70％，才能满足全球的需要。发展高效率太阳能电池用锗晶片具有较好的市场前景。
表1 2009-2015年全球太阳能电池用4英寸锗晶片产量/产能预测
2009年
2010年
2011年
2012年
2013年
2014年
2015年
150万片
195万片
253.5万片
329.55万片
428.42万片
556.94万片
724.02万片
10.5吨
13.65吨
17.75吨
23.07吨
29.99吨
38.99吨
50.68吨
资料来源：http://guba.eastmoney.com/look,002428,4004647762.html，访问时间2011年1月14日
四、太阳能电池行业对锗的需求展望
（一）空间的应用
以锗衬底的化合物半导体叠层电池在空间的应用将进一步加强，聚光技术的应用将使未来需求趋于稳定。
第三代化合物半导体叠层电池因其高转换效率、高电压和高特性好，而越来越被各国运用到空间供电电源中。目前全球在空间供电电源中已超过80％的比例采用了以锗衬底化合物半导体叠层电池。可以预计在未来3～5年，这一比例还将会提高到95％。但应用聚光光伏技术可以大幅度降低电池芯片的消耗，使空间未来需求将趋于稳定。因地球同步卫星轨道的限制，未来五年人造卫星的发射量将会趋于稳定，每年大致在50～60颗左右，根据卫星大小的不同，每颗普通卫星大约需要高效太阳能电池用锗晶片约6000～15000片，每颗大型卫星的太阳能用锗晶片将达到数万片，空间站的建立及维护所需要的太阳能用锗晶片数量更为巨大。2010年达到90％采用以锗晶片为基板的三结太阳能电池，2010年后预计以每年近15％的增长，经测算，2010～2015年空间卫星年需太阳能电池用锗晶片数量见下表2：
据美国物理学家组织网报道，日本打算开发一个耗资2万亿日元（约合210亿美元）的太空太阳能工程，该工程将在30年时间里实现以微波或激光的形式，把电从太空传送到日本的大约30万个家庭。据来自日本府能源经济研究所的消息，该工程将由包括三菱重工业株式会（MHI）在内的16家公司的科研人员组成的一个研究组实施，这个科研组的目的是用未来4年时间研发把电传送到地球所需的技术。日本正在筹划的太阳能电站拥有4平方公里的太阳能阵列，该阵列可以产生10亿瓦特的电，根据目前的使用量计算，这足以给东京30万个家庭供电。由于该太阳能阵列位于距离地球大约36000公里的轨道里，因此它不会受到天气状况的影响，能持续产生电能。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）--让该计划变成现实的第一步是在大约2015年发射一颗装配有太阳能阵列，可以把电发送到地球的卫星。上述项目均已启动地面试验研究，使未来空间需求将大幅增长。
按聚光500倍GW级高效三结电池的材料需求测算，则2010～2015年地面高效太阳能电池用锗晶片需求量估计如下，见表4：
表4 2010-2015年地面高效太阳能电池用锗晶片需求量估计
2010年
2011年
2012年
2013年
2014年
2015年
199.2万片
307.2万片
460.8万片
529.9万片
609.4万片
（二）地面光伏市场对太阳能电池用锗晶片有着较大的需求潜力
按照目前地面太阳能光伏市场发展趋势，锗衬底化合物半导体叠层电池在整个地面光伏市场运用的比例哪怕提高1％，都有可能带来几十万片到百万片的需求量。
据《化合物半导体与光电技术》2007年5月刊《太阳能电力:无限商机的太阳能》一文指出，目前非硅技术在地面光伏市场的应用仅为9％，在2010年可望达到20％。据估计目前在地面光伏市场中，高效三结太阳能电池约占非硅技术的40％左右，即目前三结太阳能电池约占地面光伏市场的3.6％，2010年有望达到8％。按此增长趋势，则2010～2015年地面光伏市场使用锗晶片的三结太阳能电池发电容量估计如下，见表3：
表2 2010-2015年空间卫星太阳能电池用锗晶片年需求预测
2010年
2011年
2012年
2013年
2014年
20Baidu Nhomakorabea5年
55.2万片
63.5万片
73.0万片
84.0万片
96.6万片
111.0万片
近日美国国防部太空安全局向府要求拨款100亿美元用于筹建宇宙太阳能发电实验卫星计划；而第一步是在10年内发射一颗输出功率为1万千瓦级的小型实验卫星，在外太空做实证研究。根据项目研究报告，如果能建成宇宙太阳能发电站，它一年内采集的太阳能相当于地球上已探明储量的常规能源总和。其计划内容是在轨道空间站装备一个近千米长的太阳能电池板来吸收太阳的能量，将这些能量转化为激光束或微波传递到地面，为美国在全球各地的战场提供电能。
参考文献
[1] http://guba.eastmoney.com/look,002428,4004647762.html，访问时间2011年1月14日.
[2] http://www.chinaero.com.cn/zxdt/djxx/01/85220.shtml，访问时间2011年1月14日.
表3 2010-2015年地面光伏市场锗晶片三结太阳能电池发电容量估计
2010年
2011年
2012年
2013年
2014年
2015年
0.83GW
1.28GW
1.92GW
2.21 GW
2.54GW
2.92GW
资料来源：http://guba.eastmoney.com/look,002428,4004647762.html，访问时间2011年1月14日
2008年优美科公司销售四英寸太阳能电池用锗晶片约50万片。美国AXT公司2008年销售四英寸太阳能电池用锗晶片约30万片。随着三结太阳能电池技术的高速发展，预计全球高效率太阳能电池用锗晶片未来五年的年增长率将达到30％。为此优美科公司和美国的AXT公司在2008年先后计划扩大生产能力一倍，比利时优美科（Umicore）公司计划年产能力四英寸太阳能电池用锗晶片100万片。美国AXT公司计划年产四英寸太阳能电池用锗晶片60万片。预计未来几年全球太阳能电池用4英寸锗晶片产量以年增长率30％增加，如下表1。
太阳能电池行业对锗的需求现状分析及展望
上海大学 杜承彦
2011-01-16
关键字：太阳能电池锗现状展望
浏览量：722
一、全球太阳能电池用锗晶片生产情况及产量预测
锗是典型的稀散金属，是一种极为重要的战略资源，在保障国家安全和国民经济建设中具有重要作用。全世界可供开采的锗资源比较缺乏，已探明的锗资源储量8600吨，我国锗资源储量6100吨居世界第一。
700.8万片
资料来源：http://guba.eastmoney.com/look,002428,4004647762.html，访问时间2011年1月14日
比较未来五年的高效率太阳能电池用锗晶片的生产量与需求量可看出，未来五年的锗晶片市场需求旺盛，在除卫星外，暂不考虑其它军事用途的情况下，从2010年起，高效率太阳有电池用锗晶片的生产量只有达到年增产70％，才能满足全球的需要。发展高效率太阳能电池用锗晶片具有较好的市场前景。
表1 2009-2015年全球太阳能电池用4英寸锗晶片产量/产能预测
2009年
2010年
2011年
2012年
2013年
2014年
2015年
150万片
195万片
253.5万片
329.55万片
428.42万片
556.94万片
724.02万片
10.5吨
13.65吨
17.75吨
23.07吨
29.99吨
38.99吨
50.68吨
资料来源：http://guba.eastmoney.com/look,002428,4004647762.html，访问时间2011年1月14日
四、太阳能电池行业对锗的需求展望
（一）空间的应用
以锗衬底的化合物半导体叠层电池在空间的应用将进一步加强，聚光技术的应用将使未来需求趋于稳定。
第三代化合物半导体叠层电池因其高转换效率、高电压和高特性好，而越来越被各国运用到空间供电电源中。目前全球在空间供电电源中已超过80％的比例采用了以锗衬底化合物半导体叠层电池。可以预计在未来3～5年，这一比例还将会提高到95％。但应用聚光光伏技术可以大幅度降低电池芯片的消耗，使空间未来需求将趋于稳定。因地球同步卫星轨道的限制，未来五年人造卫星的发射量将会趋于稳定，每年大致在50～60颗左右，根据卫星大小的不同，每颗普通卫星大约需要高效太阳能电池用锗晶片约6000～15000片，每颗大型卫星的太阳能用锗晶片将达到数万片，空间站的建立及维护所需要的太阳能用锗晶片数量更为巨大。2010年达到90％采用以锗晶片为基板的三结太阳能电池，2010年后预计以每年近15％的增长，经测算，2010～2015年空间卫星年需太阳能电池用锗晶片数量见下表2：
据美国物理学家组织网报道，日本打算开发一个耗资2万亿日元（约合210亿美元）的太空太阳能工程，该工程将在30年时间里实现以微波或激光的形式，把电从太空传送到日本的大约30万个家庭。据来自日本府能源经济研究所的消息，该工程将由包括三菱重工业株式会（MHI）在内的16家公司的科研人员组成的一个研究组实施，这个科研组的目的是用未来4年时间研发把电传送到地球所需的技术。日本正在筹划的太阳能电站拥有4平方公里的太阳能阵列，该阵列可以产生10亿瓦特的电，根据目前的使用量计算，这足以给东京30万个家庭供电。由于该太阳能阵列位于距离地球大约36000公里的轨道里，因此它不会受到天气状况的影响，能持续产生电能。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）--让该计划变成现实的第一步是在大约2015年发射一颗装配有太阳能阵列，可以把电发送到地球的卫星。上述项目均已启动地面试验研究，使未来空间需求将大幅增长。
按聚光500倍GW级高效三结电池的材料需求测算，则2010～2015年地面高效太阳能电池用锗晶片需求量估计如下，见表4：
表4 2010-2015年地面高效太阳能电池用锗晶片需求量估计
2010年
2011年
2012年
2013年
2014年
2015年
199.2万片
307.2万片
460.8万片
529.9万片
609.4万片
（二）地面光伏市场对太阳能电池用锗晶片有着较大的需求潜力
按照目前地面太阳能光伏市场发展趋势，锗衬底化合物半导体叠层电池在整个地面光伏市场运用的比例哪怕提高1％，都有可能带来几十万片到百万片的需求量。
据《化合物半导体与光电技术》2007年5月刊《太阳能电力:无限商机的太阳能》一文指出，目前非硅技术在地面光伏市场的应用仅为9％，在2010年可望达到20％。据估计目前在地面光伏市场中，高效三结太阳能电池约占非硅技术的40％左右，即目前三结太阳能电池约占地面光伏市场的3.6％，2010年有望达到8％。按此增长趋势，则2010～2015年地面光伏市场使用锗晶片的三结太阳能电池发电容量估计如下，见表3：
表2 2010-2015年空间卫星太阳能电池用锗晶片年需求预测
2010年
2011年
2012年
2013年
2014年
20Baidu Nhomakorabea5年
55.2万片
63.5万片
73.0万片
84.0万片
96.6万片
111.0万片
近日美国国防部太空安全局向府要求拨款100亿美元用于筹建宇宙太阳能发电实验卫星计划；而第一步是在10年内发射一颗输出功率为1万千瓦级的小型实验卫星，在外太空做实证研究。根据项目研究报告，如果能建成宇宙太阳能发电站，它一年内采集的太阳能相当于地球上已探明储量的常规能源总和。其计划内容是在轨道空间站装备一个近千米长的太阳能电池板来吸收太阳的能量，将这些能量转化为激光束或微波传递到地面，为美国在全球各地的战场提供电能。
参考文献
[1] http://guba.eastmoney.com/look,002428,4004647762.html，访问时间2011年1月14日.
[2] http://www.chinaero.com.cn/zxdt/djxx/01/85220.shtml，访问时间2011年1月14日.
表3 2010-2015年地面光伏市场锗晶片三结太阳能电池发电容量估计
2010年
2011年
2012年
2013年
2014年
2015年
0.83GW
1.28GW
1.92GW
2.21 GW
2.54GW
2.92GW
资料来源：http://guba.eastmoney.com/look,002428,4004647762.html，访问时间2011年1月14日
2008年优美科公司销售四英寸太阳能电池用锗晶片约50万片。美国AXT公司2008年销售四英寸太阳能电池用锗晶片约30万片。随着三结太阳能电池技术的高速发展，预计全球高效率太阳能电池用锗晶片未来五年的年增长率将达到30％。为此优美科公司和美国的AXT公司在2008年先后计划扩大生产能力一倍，比利时优美科（Umicore）公司计划年产能力四英寸太阳能电池用锗晶片100万片。美国AXT公司计划年产四英寸太阳能电池用锗晶片60万片。预计未来几年全球太阳能电池用4英寸锗晶片产量以年增长率30％增加，如下表1。