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光伏电池转化率再创世界记录 或为砷化镓产业链相关企业带来发展契机

字体大小: 2021-08-23 15:36

中国报告网提示:砷化镓属III-V族化合物半导体材料,随着现代工业冶炼提纯技术的进步和微电子技术的发展,砷化镓材料已是III-V族化合物半导体材料中应用最为广泛、相关技术最为成熟的材料。

       据媒体报道,近日,Fraunhofer-ISE研究人员在单色光下使用光伏电池获得了68.9%的转化效率,这是迄今为止在光能转化为电能方面获得的最高效率,世界记录被再次刷新。ISE使用了一种由砷化镓制成的薄光伏电池,并在半导体结构的背面上应用了几微米厚的高反射导电镜,组件在858纳米激光下照射。

       砷化镓属III-V族化合物半导体材料,随着现代工业冶炼提纯技术的进步和微电子技术的发展,砷化镓材料已是III-V族化合物半导体材料中应用最为广泛、相关技术最为成熟的材料。

全球砷化镓产品结构

大类

主要器件

工作层/衬底

器件应用领域

用途

光电子(95.7%)

红外发光二极管 (IR-LED)

GaAs/ GaAs

民用产业

家电、DA、电子产业机械、遥控及光耦合器、光断路器

GaAlAs/GaAs

可见光发光二极管 (IR-LED)

GaAsP/ GaAs(红)

民用产业

家电、DA、电子设备显示、广告牌、汽车尾灯、传真用光源及信号

GaAlAs /GaAs(高亮度红)

InGaAIP/GaAs(高亮度橙*)

激光二极管(LD)

GaAs/GaAs

GaAlAs/GaAs

光通信产业

光通信交换机、光 LAN 用发光器件、各种检测设备发光器件

InGaAIP/GaAs

民用产业

CDMD、激光打印机 CDRomDVD-RomDVD-RAM

光探测器

GaAs/GaAs

 

 

高效太阳能电池

GaAs/GaAs

能源

卫星广播、通讯、无人气象观测站

微波二极管:耿氏二极管、变容二极管等

GaAs/GaAs

情报处理通讯(微波)

超高速计算机、移动通讯、卫星广播、低噪声接收、放大、发射、汽车防碰撞系统

GaAlAs

微电子(4.3%)

徽波晶体管:场效应管(FET)、高电子迁移率晶体管(HEMTPHEMT)、异质结双极型晶体(HBT)

GaAlAs/InGaAs/GaAs

InGaP/GaAs/GaAs

集成电路:微波单片集成电路(MMIC)、波及毫米集成电路(MIMIC)、超高速集成电路(VHSIC)

GaAs/GaAs

GaAlAs/GaAs

资料来源:观研天下整理

       受砷化镓半导体材料高饱和速度、高电子迁移率、高禁带宽度和高击穿电场的影响,砷化镓将大量运用于制作功率放大器(PA)以满足5G时代高频、高速、高功率的要求。据预测,2024年全球砷化镓元件市场将达到157.1亿美元。

2020-2024年全球砷化镓元件市场规模及预测
 
数据来源:观研天下整理

此外, 在5G、新能源汽车、能源互联网、轨道交通等下游应用领域快速发展的带动下及国家政策大力扶持的驱动下,作为目前最重要、最成熟的化合物半导体材料之一,砷化镓在我国第三代半导体材料市场规模中的占比将逐步提升,预计2023年其比例有望升至41.3%。

2018-2023年中国第三代半导体材料市场规模及预测
 
数据来源:观研天下整理

2018-2023年中国第三代半导体材料产品结构及预测
 
数据来源:观研天下整理

       从上市企业来看,目前国内涉及砷化镓业务的公司数量总体较少,其中三安光电、乾照光电在LED领域应用方面较为成熟,能够做到垂直整合。

中国涉及砷化镓上市公司介绍

上市公司

简析

乾照光电

国内最大的能够批量生产砷化镓太阳能电池外延片的企业,同时还着力研发高性能砷化镓太阳能电池,是国内仅有的几家初步具备外延片和芯片工业化生产能力的企业。

南大光电

建设的高纯磷烷、砷烷研发和产业化项目已经列入国家科技重大专项超大规模集成电路制造装备及成套工艺。高纯磷烷和高纯砷烷都是LED、超大规模集成电路、砷化镓太阳能电池的重要原材料

三安光电

201712月公司宣布投资330亿元在福泉州速建立砷化镓半导体产业基项目,达产后年预计可实现销售收入约270亿元。目前,三安光电的子公司三安集成的砷化镓射频销售持续成长,出货客户累计至 73 家,达270种产品

海特高新

旗下的海威华心建立了国内第一条6英寸砷化镓、氮化镓半导体晶圆生产线。目前,砷化镓制程研发方面IPDPPA25产线试生产阶段良率达到预期水平,具备初步量产能力。公司正开发面向5G移动通信的砷化镓、氮化镓工艺制程,可用于6GHz以下5G终端射频器件,毫米波5G终端射频器件等

云南锗业

子公司云南鑫耀半导体材料有限公司目前已建成砷化镓单晶及晶体化生产线,可用于研制半导体大功率激光器、发光二极管和太阳能电池等领域

有研新材

为国内靶材等半导体材料的龙头企业之一,也是国内水平砷化镓最大的供应商

资料来源:观研天下整理(TC)

       此次砷化镓在光能转化为电能获得最高效率,意味着砷化镓高昂的制造成本将大幅下降,砷化镓电池成本平民化望迎来曙光,下游领域对砷化镓需求望加速释放,为产业链相关企业带来发展契机。


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        《2021年中国砷化镓行业分析报告-行业格局现状与发展趋势前瞻

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