我國宣布對兩種新興戰(zhàn)略關鍵礦產實施出口管制,。
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7月3日晚,,商務部、海關總署發(fā)布公告,,經國務院批準,,決定對鎵、鍺相關物項實施出口管制,,以維護國家安全和利益,。公告自今年8月1日起正式實施。出口經營者如未經許可出口,、超出許可范圍出口或有其他違法情形的,,將依法受到行政處罰或追究刑事責任。
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“鎵”,,其實是一個戰(zhàn)略性礦產資源大家族的新成員,。很多人對它可能很陌生,但光伏人都知道,,“鎵”對于光伏來說,,太重要了。
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鎵,、鍺都是重要的稀有金屬,,在半導體材料、新能源等領域應用廣泛,。其中,,鎵更是被稱為“半導體工業(yè)新糧食”,鍺也是重要的半導體材料之一,。
從全球產量來看,,中國的鎵、鍺金屬產量占比最高,,分別高達90%,、68%。另外,,市場普遍認為,,在美國打壓我國高科技產業(yè)的背景之下,,我們對上述兩種稀有金融的出口管制,或許意味著一種對等反制,。
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鎵,,真是捧在手里怕化了
鎵,實際上是第一個被“預言”的元素,。在元素周期表發(fā)明以后,,是“鎵”這種東西,第一次填補了元素周期表中預留的“空位”,。
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1875年,,法國科學家布瓦博得朗在閃鋅礦礦石中首次發(fā)現了鎵,并以法國在西羅馬時期的名字Gallia(“高盧”)命名,,元素符號定為Ga,。
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鎵這種金屬很神奇,熔點很低,,只有29.78℃,,這個溫度放在手中即可融化,。然而,,它的沸點卻高達2403℃。因此,,鎵也是自然界液相條件下溫差最大的金屬元素,。
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鎵的用處很多,對于光伏產業(yè)而言,,可以稱得上是一種有劃時代意義的稀有金屬,。
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硅片分為N型、P型,。P型,、N型主要是根據硅料摻入雜質及導電類型的不同劃分:當硅中摻雜硼、鋁,、鎵等,,以空穴導電為主時,為P型,;當硅中摻雜磷,、砷、銻等,,以電子導電為主,,為N型。
鎵在光伏上的應用,,離不開施博士母�,!拇罄麃喰履贤柺看髮W的重大發(fā)現,。最初,該大學光伏和可再生能源工程學院小組的研究表明,,在光伏電池的硅中加入鎵,,可以導致非常穩(wěn)定的太陽能電池板,使用壽命中更不容易退化,。
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簡要說說鎵的原理,。
太陽能電池通過利用太陽光的能量來"分解"硅中的負電荷或電子,將太陽光轉化為電能,。然后,,這些電子被收集為電能。然而,,將光照在一塊普通的硅上并不能發(fā)電,,因為從光中釋放的電子并不都是朝同一個方向流動。為了使電力朝一個方向流動,,我們需要創(chuàng)造一個電場,。
在目前的硅太陽能電池中,是通過在硅中添加不同的雜質原子來實現的,,以創(chuàng)造一個比正常硅有更多負電荷的區(qū)域(n型硅)和一個有較少負電荷的區(qū)域(p型硅),。當我們把這兩部分硅放在一起時,我們形成了所謂的"p-n結",,這使太陽能電池得以運行,,而向硅中添加雜質原子的做法被稱為"摻雜"。
最初,,人們摻雜硼,。但是硼原子有一個弱點,就是陽光照在充滿硼的硅上,,會使硅的質量下降,,這通常被稱為"光誘導的退化",在過去十年中,,這個問題一直是太陽能研究的熱門話題,。
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這種退化的原因相對來說很好理解:當我們制造純硅材料時,我們必須有目的地添加一些雜質,,如硼,,以產生驅動電力的電場。然而,,其他不需要的原子也因此而被納入硅中,。這些原子之一就是氧,它從坩堝中就被加入到硅中,。
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當光照在同時含有硼和氧的硅上時,,它們會結合在一起,,造成一種缺陷,可以捕獲電力并減少太陽能電池板產生的電量,。這就意味著為太陽能電池板提供動力的陽光,,也會縮減組件的壽命。
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就在這時,,“鎵”出現了,。因為硼并不是我們可以用來制造p型硅的唯一元素。實際上,,在元素周期表中,,有一整列的元素都比硅少一個負電荷,其中最適合的就是“鎵”,。
鎵最大的優(yōu)點就是,,它不會與氧氣結合在一起而導致光伏組件退化。但是,,鎵的作用雖然已經發(fā)現了二十多年,,但一直沒有被使用。
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這是為什么呢,?因為一家日本公司——信越化學,,該公司在半導體硅片領域有接近30%的市占率。在2000年,,該公司將摻鎵硅片技術在美國和歐洲申請了專利保護,。在專利保護期內,,隆基,、晶澳等皆是通過購買授權才獲得使用權。2020年5月,,這個硅摻雜鎵的專利過期,,行業(yè)才開始迅速從硼轉向鎵來制造p型硅,并大大推動了Perc的發(fā)展,。
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限“鎵”,,效果會很大
高純金屬鎵
鎵在自然界中通常不會單獨發(fā)現。相反,,它是作為精煉廠的副產品以小濃度生產的,,這些精煉廠專注于鋅或氧化鋁等其他更主流的原材料。
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與銅或石油等其他大宗商品相比,,該市場規(guī)模很小——例如,,根據美國政府發(fā)布的數據,2022年美國進口的金屬鎵和砷化鎵晶圓的價值僅為2.25 億美元左右,。但是,,它們在戰(zhàn)略行業(yè)的作用,,意味著限制措施仍可能產生深遠的影響。
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鎵被稱為“半導體工業(yè)新糧食”,,被廣泛應用于光伏,、磁性材料、醫(yī)療,、化工特別是無線通訊,、LED等領域。
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砷化鎵作為重要的第二代半導體材料,,是目前最為成熟,、生產量最大的化合物半導體材料之一。鎵用于化合物半導體,,它結合了多種元素以提高電視和手機屏幕,、太陽能電池板和雷達的傳輸速度和效率。
因此,,金屬鎵不僅被中國作為戰(zhàn)略性儲備礦產之一,,也先后被歐盟、美國,、日本等發(fā)達地區(qū)列入戰(zhàn)略性或關鍵礦產目錄,。
從全球產量來看,中國產量占比最高,。據美國地質調查局(USGS)數據,,哈薩克斯坦、匈牙利,、德國,、烏克蘭分別于2013年、2015年,、2016年,、2019年停止了鎵生產,中國鎵占比全球鎵產量持續(xù)提升,。2020年全球粗鎵產量也不過是300噸,,其中我國的產量就高達290噸,占全球產量的96%以上,。
另外,,我國的金屬鎵儲量同樣是全球第一。目前,,全球金屬鎵的儲量約為27.93萬噸,,而中國的儲量最多,達到19萬噸,,占全球儲量的68%,。
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趕碳號查了下,,鎵的價,并不高,,每公斤還不到2000塊,。這怎么行?,!
來源:金投網
據海外金屬行業(yè)情報提供商CRU集團表示,,雖然鎵金屬可以替代,但這樣做可能會成本極高,。
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實際上,,鎵并非特別稀有的金屬,但加工成本很高,。由于我國長期以來一直以相對便宜的價格出口這些金屬,,因此其他地方幾乎沒有開采這些金屬的設施。但如果中國的舉措導致價格飆升,,分析師預計其他國家的產量或許也會增加,,來滿足需求。
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當然,,回收也在考慮之中,。據美國地質勘探局稱,工廠車間的廢料可以解決部分需求,。
除中國外,,其他擁有鎵生產能力的國家包括俄羅斯和烏克蘭,因為這些金屬是作為氧化鋁的副產品生產的,,以及韓國和日本——作為鋅的副產品,。
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