光伏曾经离不开的“镓”，最近火了！

Callejon

我国宣布对两种新兴战略关键矿产实施出口管制。

7月3日晚，商务部、海关总署发布公告，经国务院批准，决定对镓、锗相关物项实施出口管制，以维护国家安全和利益。公告自今年8月1日起正式实施。出口经营者如未经许可出口、超出许可范围出口或有其他违法情形的，将依法受到行政处罚或追究刑事责任。

3 S, R0 y# d! M1 A5 C; r# l3 }

“镓”，其实是一个战略性矿产资源大家族的新成员。很多人对它可能很陌生，但光伏人都知道，“镓”对于光伏来说，太重要了。

镓、锗都是重要的稀有金属，在半导体材料、新能源等领域应用广泛。其中，镓更是被称为“半导体工业新粮食”，锗也是重要的半导体材料之一。

6 }7 I% u; f7 e# h) r5 B& y4 v$ a

从全球产量来看，中国的镓、锗金属产量占比最高，分别高达90%、68%。另外，市场普遍认为，在美国打压我国高科技产业的背景之下，我们对上述两种稀有金融的出口管制，或许意味着一种对等反制。

4 c" L6 V2 N- z* m

01

镓，真是捧在手里怕化了

! {% U8 K9 [* A* P

镓，实际上是第一个被“预言”的元素。在元素周期表发明以后，是“镓”这种东西，第一次填补了元素周期表中预留的“空位”。

1875年，法国科学家布瓦博得朗在闪锌矿矿石中首次发现了镓，并以法国在西罗马时期的名字Gallia（“高卢”）命名，元素符号定为Ga。

镓这种金属很神奇，熔点很低，只有29.78℃，这个温度放在手中即可融化。然而，它的沸点却高达2403℃。因此，镓也是自然界液相条件下温差最大的金属元素。

+ n* q) C0 `2 }% A* H

镓的用处很多，对于光伏产业而言，可以称得上是一种有划时代意义的稀有金属。

硅片分为N型、P型。P型、N型主要是根据硅料掺入杂质及导电类型的不同划分：当硅中掺杂硼、铝、镓等，以空穴导电为主时，为P型；当硅中掺杂磷、砷、锑等，以电子导电为主，为N型。

镓在光伏上的应用，离不开施博士母校——澳大利亚新南威尔士大学的重大发现。最初，该大学光伏和可再生能源工程学院小组的研究表明，在光伏电池的硅中加入镓，可以导致非常稳定的太阳能电池板，使用寿命中更不容易退化。

) G" s2 N9 t1 v- E

简要说说镓的原理。

太阳能电池通过利用太阳光的能量来"分解"硅中的负电荷或电子，将太阳光转化为电能。然后，这些电子被收集为电能。然而，将光照在一块普通的硅上并不能发电，因为从光中释放的电子并不都是朝同一个方向流动。为了使电力朝一个方向流动，我们需要创造一个电场。

* {. [  o$ R( J

在目前的硅太阳能电池中，是通过在硅中添加不同的杂质原子来实现的，以创造一个比正常硅有更多负电荷的区域（n型硅）和一个有较少负电荷的区域（p型硅）。当我们把这两部分硅放在一起时，我们形成了所谓的"p-n结"，这使太阳能电池得以运行，而向硅中添加杂质原子的做法被称为"掺杂"。

2 N! f% h! g1 L3 a# x" r/ C3 b

最初，人们掺杂硼。但是硼原子有一个弱点，就是阳光照在充满硼的硅上，会使硅的质量下降，这通常被称为"光诱导的退化"，在过去十年中，这个问题一直是太阳能研究的热门话题。

, [3 }4 p& z: b0 S/ T4 x% h3 v

这种退化的原因相对来说很好理解：当我们制造纯硅材料时，我们必须有目的地添加一些杂质，如硼，以产生驱动电力的电场。然而，其他不需要的原子也因此而被纳入硅中。这些原子之一就是氧，它从坩埚中就被加入到硅中。

0 Z9 L' b4 V$ n% u9 h

当光照在同时含有硼和氧的硅上时，它们会结合在一起，造成一种缺陷，可以捕获电力并减少太阳能电池板产生的电量。这就意味着为太阳能电池板提供动力的阳光，也会缩减组件的寿命。

4 K8 F) b& c! v6 m! q

就在这时，“镓”出现了。因为硼并不是我们可以用来制造p型硅的唯一元素。实际上，在元素周期表中，有一整列的元素都比硅少一个负电荷，其中最适合的就是“镓”。

镓最大的优点就是，它不会与氧气结合在一起而导致光伏组件退化。但是，镓的作用虽然已经发现了二十多年，但一直没有被使用。

8 ?* B" z9 T# k% U/ B+ q. C. y

这是为什么呢？因为一家日本公司——信越化学，该公司在半导体硅片领域有接近30%的市占率。在2000年，该公司将掺镓硅片技术在美国和欧洲申请了专利保护。在专利保护期内，隆基、晶澳等皆是通过购买授权才获得使用权。2020年5月，这个硅掺杂镓的专利过期，行业才开始迅速从硼转向镓来制造p型硅，并大大推动了Perc的发展。

02

限“镓”，效果会很大

高纯金属镓

镓在自然界中通常不会单独发现。相反，它是作为精炼厂的副产品以小浓度生产的，这些精炼厂专注于锌或氧化铝等其他更主流的原材料。

- N- F& r* H' A, w' K% w

与铜或石油等其他大宗商品相比，该市场规模很小——例如，根据美国政府发布的数据，2022年美国进口的金属镓和砷化镓晶圆的价值仅为2.25 亿美元左右。但是，它们在战略行业的作用，意味着限制措施仍可能产生深远的影响。

镓被称为“半导体工业新粮食”，被广泛应用于光伏、磁性材料、医疗、化工特别是无线通讯、LED等领域。

- k1 U; _. S" c

砷化镓作为重要的第二代半导体材料，是目前最为成熟、生产量最大的化合物半导体材料之一。镓用于化合物半导体，它结合了多种元素以提高电视和手机屏幕、太阳能电池板和雷达的传输速度和效率。

5 [! L6 \: ?* o3 u7 a

因此，金属镓不仅被中国作为战略性储备矿产之一，也先后被欧盟、美国、日本等发达地区列入战略性或关键矿产目录。

! L* p( L  A+ Y  d$ n, l

从全球产量来看，中国产量占比最高。据美国地质调查局（USGS）数据，哈萨克斯坦、匈牙利、德国、乌克兰分别于2013年、2015年、2016年、2019年停止了镓生产，中国镓占比全球镓产量持续提升。2020年全球粗镓产量也不过是300吨，其中我国的产量就高达290吨，占全球产量的96%以上。

) f; }" T2 p$ s# O7 j% y/ N1 g

另外，我国的金属镓储量同样是全球第一。目前，全球金属镓的储量约为27.93万吨，而中国的储量最多，达到19万吨，占全球储量的68%。

赶碳号查了下，镓的价，并不高，每公斤还不到2000块。这怎么行？！

% Y, U, {- s) ^  H2 o

来源：金投网

) @. [1 \/ z# X+ ?8 h  _/ R

据海外金属行业情报提供商CRU集团表示，虽然镓金属可以替代，但这样做可能会成本极高。

; R  R, p6 i9 @! M

实际上，镓并非特别稀有的金属，但加工成本很高。由于我国长期以来一直以相对便宜的价格出口这些金属，因此其他地方几乎没有开采这些金属的设施。但如果中国的举措导致价格飙升，分析师预计其他国家的产量或许也会增加，来满足需求。

当然，回收也在考虑之中。据美国地质勘探局称，工厂车间的废料可以解决部分需求。

除中国外，其他拥有镓生产能力的国家包括俄罗斯和乌克兰，因为这些金属是作为氧化铝的副产品生产的，以及韩国和日本——作为锌的副产品。

ygcygx

文中说：“由于我国长期以来一直以相对便宜的价格出口这些金属”。
4 k$ f5 {7 V. y0 Y4 C" ]% G为什么要一直贱卖这些珍贵的资源？