砷化鎵太陽(yáng)能電池砷化鎵電池的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

GaAs太陽(yáng)電池的發(fā)展是從上世紀(jì)50年代開始的，至今已有已有50多年的歷史。1954年世界上首次發(fā)現(xiàn)GaAs材料具有光伏效應(yīng)。在1956年，LoferskiJ.J.和他的團(tuán)隊(duì)探討了制造太陽(yáng)電池的最佳材料的物性，他們指出Eg在1.2～1.6eV范圍內(nèi)的材料具有最高的轉(zhuǎn)換效率。（GaAs材料的Eg=1.43eV，在上述高效率范圍內(nèi)，理論上估算，GaAs單結(jié)太陽(yáng)電池的效率可達(dá)27%）。20世紀(jì)60年代，Gobat等研制了第1個(gè)摻鋅GaAs太陽(yáng)電池，不過(guò)轉(zhuǎn)化率不高，僅為9%～10%，遠(yuǎn)低于27%的理論值。20世紀(jì)70年代，IBM公司和前蘇聯(lián)Ioffe技術(shù)物理所等為代表的研究單位，采用LPE(液相外延)技術(shù)引入GaAlAs異質(zhì)窗口層，降低了GaAs表面的復(fù)合速率，使GaAs太陽(yáng)電池的效率達(dá)16%。不久，美國(guó)的HRL(HughesResearchLab)及Spectrolab通過(guò)改進(jìn)了LPE技術(shù)使得電池的平均效率達(dá)到18%，并實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，開創(chuàng)了高效率砷化鎵太陽(yáng)電池的新時(shí)代[4]。從上世紀(jì)80年代后，GaAs太陽(yáng)電池技術(shù)經(jīng)歷了從LPE到MOCVD，從同質(zhì)外延到異質(zhì)外延，從單結(jié)到多結(jié)疊層結(jié)構(gòu)的幾個(gè)發(fā)展階段，其發(fā)展速度日益加快，效率也不斷提高，目前實(shí)驗(yàn)室最高效率已達(dá)到50%（來(lái)自IBM公司數(shù)據(jù)），產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率可達(dá)30%以上。

1、光電轉(zhuǎn)化率：

砷化鎵的禁帶較硅為寬，使得它的光譜響應(yīng)性和空間太陽(yáng)光譜匹配能力較硅好。單結(jié)的砷化鎵電池理論效率達(dá)到30%，而多結(jié)的砷化鎵電池理論效率更超過(guò)50%。

2、耐溫性

常規(guī)上，砷化鎵電池的耐溫性要好于硅光電池，有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，砷化鎵電池在250℃的條件下仍可以正常工作，但是硅光電池在200℃就已經(jīng)無(wú)法正常運(yùn)行。

3、機(jī)械強(qiáng)度和比重

砷化鎵較硅質(zhì)在物理性質(zhì)上要更脆，這一點(diǎn)使得其加工時(shí)比容易碎裂，所以，常把其制成薄膜，并使用襯底（常為Ge[鍺]），來(lái)對(duì)抗其在這一方面的不利，但是也增加了技術(shù)的復(fù)雜度。

技術(shù)上解決這一困難的途徑有兩條：一是采用薄膜太陽(yáng)電池，二是采用聚光太陽(yáng)電池，減小對(duì)原料在量上的依賴程度。常用薄膜電池轉(zhuǎn)化率較低，因此新型的高倍聚光電池系統(tǒng)受到研究者的重視[1]。聚光太陽(yáng)電池是用凸透鏡或拋物面鏡把太陽(yáng)光聚焦到幾倍、幾十倍，或幾百倍甚至上千倍，然后投射到太陽(yáng)電池上。這時(shí)太陽(yáng)電池可能產(chǎn)生出相應(yīng)倍數(shù)的電功率。它們具有轉(zhuǎn)化率高，電池占地面積小和耗材少的優(yōu)點(diǎn)。高倍聚光電池具有代表性的是砷化鎵（GaAs）太陽(yáng)電池。

GaAs屬于III-V族化合物半導(dǎo)體材料，其能隙與太陽(yáng)光譜的匹配較適合，且能耐高溫。與硅太陽(yáng)電池相比，GaAs太陽(yáng)電池具有較好的性能

薄膜發(fā)電技術(shù)具有柔性可彎曲、質(zhì)量輕、弱光性好、顏色可調(diào)、形狀可塑等優(yōu)勢(shì)。

公開資料顯示，特定情況下，柔性砷化鎵太陽(yáng)能電池片產(chǎn)生的效能比全球量產(chǎn)的單晶硅技術(shù)提高8%，比多晶硅高出10%；相同面積下，其產(chǎn)生的效能可達(dá)普通柔性太陽(yáng)能電池的2~3倍。

廈門乾照光電有限公司是一家民營(yíng)高科技企業(yè)，成立于2006年2月，注冊(cè)資金1500萬(wàn)元，投資1億元。

公司坐落于廈門火炬（翔安）產(chǎn)業(yè)區(qū)，占地面積2400 m2，其中潔凈產(chǎn)房1600 m2,主要從事發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器、探測(cè)器、光伏特材料等電子產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品不僅有高品質(zhì)的超高亮度紅、橙、黃LED外延片、芯片，同時(shí)還著力研發(fā)生產(chǎn)世界最尖端的高性能砷化鎵太陽(yáng)能電池的，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)空白。

公司主要設(shè)備均從歐美、日本及臺(tái)灣等地采購(gòu)，建成了世界上最先進(jìn)的四元系LED外延片生產(chǎn)線，包括MOCVD三臺(tái)（2008年將繼續(xù)采購(gòu)三臺(tái)，新增三條生產(chǎn)線）及檢測(cè)系統(tǒng)、 PL測(cè)試機(jī)、E－CV測(cè)試機(jī)以及芯片切割機(jī)等。