光伏曾經(jīng)離不開的“鎵”,，最近火了,！

Callejon

我國(guó)宣布對(duì)兩種新興戰(zhàn)略關(guān)鍵礦產(chǎn)實(shí)施出口管制,。

7月3日晚,，商務(wù)部,、海關(guān)總署發(fā)布公告,，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，決定對(duì)鎵,、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制,，以維護(hù)國(guó)家安全和利益。公告自今年8月1日起正式實(shí)施,。出口經(jīng)營(yíng)者如未經(jīng)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(zé)任,。

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“鎵”,，其實(shí)是一個(gè)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源大家族的新成員。很多人對(duì)它可能很陌生,，但光伏人都知道,，“鎵”對(duì)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(dǎo)體材料,、新能源等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,。其中，鎵更是被稱為“半導(dǎo)體工業(yè)新糧食”,，鍺也是重要的半導(dǎo)體材料之一。

從全球產(chǎn)量來看,，中國(guó)的鎵,、鍺金屬產(chǎn)量占比最高，分別高達(dá)90%,、68%,。另外，市場(chǎng)普遍認(rèn)為,，在美國(guó)打壓我國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)的背景之下,，我們對(duì)上述兩種稀有金融的出口管制，或許意味著一種對(duì)等反制,。

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鎵,，真是捧在手里怕化了

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鎵，實(shí)際上是第一個(gè)被“預(yù)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(bǔ)了元素周期表中預(yù)留的“空位”。

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1875年,，法國(guó)科學(xué)家布瓦博得朗在閃鋅礦礦石中首次發(fā)現(xiàn)了鎵,，并以法國(guó)在西羅馬時(shí)期的名字Gallia（“高盧”）命名，元素符號(hào)定為Ga,。

鎵這種金屬很神奇,，熔點(diǎn)很低，只有29.78℃,，這個(gè)溫度放在手中即可融化,。然而，它的沸點(diǎn)卻高達(dá)2403℃,。因此,，鎵也是自然界液相條件下溫差最大的金屬元素。

鎵的用處很多,，對(duì)于光伏產(chǎn)業(yè)而言,，可以稱得上是一種有劃時(shí)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(jù)硅料摻入雜質(zhì)及導(dǎo)電類型的不同劃分：當(dāng)硅中摻雜硼,、鋁,、鎵等，以空穴導(dǎo)電為主時(shí),，為P型,；當(dāng)硅中摻雜磷、砷,、銻等,，以電子導(dǎo)電為主，為N型,。

鎵在光伏上的應(yīng)用,，離不開施博士母校——澳大利亞新南威爾士大學(xué)的重大發(fā)現(xiàn),。最初,，該大學(xué)光伏和可再生能源工程學(xué)院小組的研究表明，在光伏電池的硅中加入鎵,，可以導(dǎo)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(jiǎn)要說說鎵的原理,。

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太陽能電池通過利用太陽光的能量來"分解"硅中的負(fù)電荷或電子,，將太陽光轉(zhuǎn)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?yàn)閺墓庵嗅尫诺碾娮硬⒉欢际浅�同一個(gè)方向流動(dòng),。為了使電力朝一個(gè)方向流動(dòng),，我們需要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)電場(chǎng)。

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在目前的硅太陽能電池中,，是通過在硅中添加不同的雜質(zhì)原子來實(shí)現(xiàn)的,，以創(chuàng)造一個(gè)比正常硅有更多負(fù)電荷的區(qū)域（n型硅）和一個(gè)有較少負(fù)電荷的區(qū)域（p型硅）。當(dāng)我們把這兩部分硅放在一起時(shí),，我們形成了所謂的"p-n結(jié)",，這使太陽能電池得以運(yùn)行，而向硅中添加雜質(zhì)原子的做法被稱為"摻雜",。

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最初,，人們摻雜硼。但是硼原子有一個(gè)弱點(diǎn),，就是陽光照在充滿硼的硅上,，會(huì)使硅的質(zhì)量下降，這通常被稱為"光誘導(dǎo)的退化",，在過去十年中,，這個(gè)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(duì)來說很好理解：當(dāng)我們制造純硅材料時(shí),，我們必須有目的地添加一些雜質(zhì),，如硼，以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電力的電場(chǎng),。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(dāng)光照在同時(shí)含有硼和氧的硅上時(shí),，它們會(huì)結(jié)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(chǎn)生的電量,。這就意味著為太陽能電池板提供動(dòng)力的陽光,，也會(huì)縮減組件的壽命。

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就在這時(shí),，“鎵”出現(xiàn)了,。因?yàn)榕鸩⒉皇俏覀兛梢杂脕碇圃靝型硅的唯一元素,。實(shí)際上，在元素周期表中,，有一整列的元素都比硅少一個(gè)負(fù)電荷,，其中最適合的就是“鎵”。

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鎵最大的優(yōu)點(diǎn)就是,，它不會(huì)與氧氣結(jié)合在一起而導(dǎo)致光伏組件退化,。但是，鎵的作用雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了二十多年,，但一直沒有被使用,。

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這是為什么呢？因?yàn)橐患胰毡竟�司——信越化學(xué),，該公司在半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域有接近30%的市占率,。在2000年，該公司將摻鎵硅片技術(shù)在美國(guó)和歐洲申請(qǐng)了專利保護(hù),。在專利保護(hù)期內(nèi),，隆基、晶澳等皆是通過購買授權(quán)才獲得使用權(quán),。2020年5月,，這個(gè)硅摻雜鎵的專利過期，行業(yè)才開始迅速從硼轉(zhuǎn)向鎵來制造p型硅,，并大大推動(dòng)了Perc的發(fā)展,。

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限“鎵”，效果會(huì)很大

高純金屬鎵

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鎵在自然界中通常不會(huì)單獨(dú)發(fā)現(xiàn),。相反,，它是作為精煉廠的副產(chǎn)品以小濃度生產(chǎn)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(chǎng)規(guī)模很小——例如，根據(jù)美國(guó)政府發(fā)布的數(shù)據(jù),，2022年美國(guó)進(jìn)口的金屬鎵和砷化鎵晶圓的價(jià)值僅為2.25 億美元左右,。但是，它們?cè)趹?zhàn)略行業(yè)的作用,，意味著限制措施仍可能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響,。

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鎵被稱為“半導(dǎo)體工業(yè)新糧食”，被廣泛應(yīng)用于光伏,、磁性材料,、醫(yī)療、化工特別是無線通訊、LED等領(lǐng)域,。

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砷化鎵作為重要的第二代半導(dǎo)體材料,，是目前最為成熟、生產(chǎn)量最大的化合物半導(dǎo)體材料之一,。鎵用于化合物半導(dǎo)體,，它結(jié)合了多種元素以提高電視和手機(jī)屏幕、太陽能電池板和雷達(dá)的傳輸速度和效率,。

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因此,，金屬鎵不僅被中國(guó)作為戰(zhàn)略性儲(chǔ)備礦產(chǎn)之一，也先后被歐盟,、美國(guó),、日本等發(fā)達(dá)地區(qū)列入戰(zhàn)略性或關(guān)鍵礦產(chǎn)目錄。

從全球產(chǎn)量來看,，中國(guó)產(chǎn)量占比最高,。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）數(shù)據(jù)，哈薩克斯坦,、匈牙利,、德國(guó)、烏克蘭分別于2013年,、2015年,、2016年、2019年停止了鎵生產(chǎn),，中國(guó)鎵占比全球鎵產(chǎn)量持續(xù)提升,。2020年全球粗鎵產(chǎn)量也不過是300噸，其中我國(guó)的產(chǎn)量就高達(dá)290噸,，占全球產(chǎn)量的96%以上,。

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另外，我國(guó)的金屬鎵儲(chǔ)量同樣是全球第一,。目前,，全球金屬鎵的儲(chǔ)量約為27.93萬噸，而中國(guó)的儲(chǔ)量最多,，達(dá)到19萬噸,，占全球儲(chǔ)量的68%。

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趕碳號(hào)查了下,，鎵的價(jià),，并不高，每公斤還不到2000塊,。這怎么行？！

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來源：金投網(wǎng)

據(jù)海外金屬行業(yè)情報(bào)提供商CRU集團(tuán)表示,，雖然鎵金屬可以替代,，但這樣做可能會(huì)成本極高。

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實(shí)際上,，鎵并非特別稀有的金屬,，但加工成本很高。由于我國(guó)長(zhǎng)期以來一直以相對(duì)便宜的價(jià)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(shè)施,。但如果中國(guó)的舉措導(dǎo)致價(jià)格飆升，分析師預(yù)計(jì)其他國(guó)家的產(chǎn)量或許也會(huì)增加,，來滿足需求,。

當(dāng)然，回收也在考慮之中,。據(jù)美國(guó)地質(zhì)勘探局稱,，工廠車間的廢料可以解決部分需求。

除中國(guó)外,，其他擁有鎵生產(chǎn)能力的國(guó)家包括俄羅斯和烏克蘭,，因?yàn)檫@些金屬是作為氧化鋁的副產(chǎn)品生產(chǎn)的，以及韓國(guó)和日本——作為鋅的副產(chǎn)品,。

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文中說：“由于我國(guó)長(zhǎng)期以來一直以相對(duì)便宜的價(jià)格出口這些金屬”,。
為什么要一直賤賣這些珍貴的資源？