ペロブスカイト太陽電池市場2025-2035年:技術、プレーヤー、動向Perovskite Photovoltaic Market 2025-2035: Technologies, Players & Trends 太陽光発電は、世界的に最も急成長している再生可能エネルギー技術のひとつであり、世界の太陽光発電の総発電量は、近年風力発電を抜いている。多額の投資、政府のイニシアティブ、一貫した研究開発、そして脱... もっと見る
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サマリー
太陽光発電は、世界的に最も急成長している再生可能エネルギー技術のひとつであり、世界の太陽光発電の総発電量は、近年風力発電を抜いている。多額の投資、政府のイニシアティブ、一貫した研究開発、そして脱炭素化目標の高まりが、この技術の急速な普及を可能にした。しかし、従来のシリコン太陽電池は効率の限界に達しつつあり、加えてシリコン太陽電池パネルは硬くて重いという性質があるため、すべての用途に利用することはできない。そのためペロブスカイト太陽電池は、軽量で柔軟性があり、製造価格が比較的安く、追加コストをほとんどかけずにシリコン太陽電池の効率を高めることができることから、科学的にも商業的にも大きな注目を集めている。
IDTechExの最新レポート「ペロブスカイト太陽電池市場2025-2035年: 技術、プレーヤー、動向」は、新たなペロブスカイト太陽電池(PV)技術、主要プレーヤー、その採用を後押しする応用分野を包括的に取り上げています。単接合ペロブスカイト太陽電池、ペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池、オールペロブスカイトタンデム太陽電池など、主要ペロブスカイトPV技術をデータに基づいてベンチマークし、主要市場プレイヤーのプロフィールを多数掲載することで、ペロブスカイトPV分野全体の概要を明らかにしている。ソーラーファーム、住宅用屋上、建物一体型太陽光発電、農業用太陽光発電、ワイヤレスエレクトロニクスなど、主要な応用分野や新興の応用分野を批判的に分析することで、太陽電池市場全体の10年予測をきめ細かく立てることができる。IDTechExでは、ペロブスカイト太陽電池の年間設置容量が2035年までに85GW近くに達すると予測している。
技術タイプ別の年間発電設備容量。シリコンは参考値。
ペロブスカイトとは、一般にABX3型の立方晶結晶構造を持つ材料の一群を指し、Aサイトイオンが格子の中心にあり、その周りをBサイトカチオンが取り囲み、アニオンに八面体配位している。光起電力に使用されるペロブスカイトは光電子的に活性であり、基本構造により光を電気に変換することができる。通常、このような材料は鉛、大型有機物、ハロゲン化物で構成されている。ペロブスカイト太陽電池にはペロブスカイト活性層が含まれており、溶液ベースのシート・トゥ・シートまたはロール・トゥ・ロール互換プロセスを用いて薄膜として成膜することができる。これに加え、ペロブスカイトの合成には比較的豊富で安価な原料が使用されるため、シリコンだけでなく、テルル化カドミウム(CdTe)やセレン化銅インジウムガリウム(CIGS)を含む他の薄膜太陽電池技術よりも大幅に安価であると考えられている。
ペロブスカイト太陽電池は代替用途や新たな用途に利用される
単接合ペロブスカイト太陽電池は、市場の規模と成熟度から、すべてのシリコン太陽電池技術に直接取って代わる可能性は低い。しかし、重量に制限があり、柔軟性が求められる新たな用途では、ペロブスカイト太陽電池が好まれるだろう。
ペロブスカイト太陽電池が使用される主な応用分野
薄膜モジュールはシリコンモジュールより最大90%軽量化できるため、大幅な構造変更が必要なく、建物の垂直統合に非常に適している。屋上スペースに比べて垂直方向の利用可能スペースが格段に大きいことから、この用途は再生可能エネルギーの取り組みに大きく貢献する可能性がある。BIPVのコンセプトは1990年代から商業的に存在していたが、この技術の使用は、システムに必要なコスト、耐久性、設計のため、比較的ニッチな用途に限られていた。低コスト、軽量、設計自由度の高いペロブスカイト型太陽光発電の大規模化と商業化が進めば、この応用分野は実行可能なものになる可能性がある。しかし、BIPVに必要な技術の寿命に対する懸念が現在の普及を制限しており、将来の統合規模は不安定になる可能性がある。
モノのインターネット(IoT)の出現により、ペロブスカイト太陽電池は自己発電型のスマート・エレクトロニクスにも非常に適した選択肢となる可能性がある。これらの小型電子機器は通常バッテリーに依存しており、数年ごとに交換する必要があるため、高い材料費と人件費がかかる。バッテリーよりも長寿命で低コストの小型PVモジュールを使ってこれらの機器に電力を供給することは、非常に有望なアプリケーションである。
シリコン太陽電池を強化するペロブスカイト太陽電池
単接合ペロブスカイト太陽電池は、すべての単接合技術と同様に、効率プラトーに近づくだろう。単接合デバイスの理論的な最大効率限界は30%であるため、このプラトーは予想される。その代わりに、従来のSiベースの太陽電池の効率をさらに向上させるため、研究者たちは、タンデム・デバイス・アーキテクチャにおいて、ペロブスカイト太陽電池とシリコン太陽電池の統合を模索している。これらの多接合セルは、約43%というはるかに高い理論効率限界を持っている。2024年6月、Longi社により、最高効率34.6%が実験室で達成された。
ペロブスカイト/シリコン・タンデム太陽電池は、単接合シリコン太陽電池と同様の機械的特性を有しているため、太陽光発電所や住宅の屋根など、従来の太陽電池用途に主に使用されることになる。第一世代の太陽電池技術が2030年以降に寿命を迎えるにつれて、ペロブスカイト/シリコン・タンデム型太陽電池の普及が進むと思われる。IDTechExによる現在の価格予測では、ペロブスカイト/シリコンタンデムソーラーモジュールは、2035年までにシングル・ジャンクション・シリコンソーラーに匹敵する価格になると見られている。すべての技術コストの詳細と比較は、IDTechExの最新レポートに掲載されている。
新規性と信頼性への懸念が参入の大きな障壁になる可能性
ペロブスカイト太陽電池技術には大きな革新とチャンスがあるにもかかわらず、統合には懐疑的な見方があるかもしれない。直接の競合相手であるシリコン太陽電池市場の規模と成熟度が、ペロブスカイト太陽電池の普及を妨げる可能性がある。一般的に消費者はリスクを嫌い、普及が加速する前に現場での性能を証明する必要があるため、この技術の普及は当初は遅れるかもしれない。これに加えて、ペロブスカイトは湿気や空気、紫外線にさらされると著しく劣化することが知られている。これを克服するには、ペロブスカイト太陽電池を高品質で封止する必要がある。封止材と製造プロセスの進歩は現在も続いており、多くの企業が10年以上の寿命を謳い、25年という目標も見えてきている。
本レポートでは、IDTechExがペロブスカイト太陽電池市場の成長要因をさらに探っている。短期的にはこの技術の耐久性向上が予想されるが、10年後までには大幅な市場導入が見込まれている。
目次
Summary
この調査レポートは、新たなペロブスカイト太陽電池(PV)技術、主要プレーヤー、その採用を後押しする応用分野を包括的に取り上げています。
主な掲載内容(目次より抜粋)
Report Summary
Solar power is one of the fastest growing renewable energy technologies globally, with total worldwide solar power generation overtaking wind power in recent years. Substantial investments, government initiatives and consistent research developments, all compounded by a rise in decarbonization goals, has enabled the rapid adoption of this technology. Traditional silicon solar is, however, reaching an efficiency limit, alongside this, the rigid, and heavy nature of silicon solar panels means that it cannot be utilized for all applications. Perovskite solar cells have therefore garnered significant scientific and commercial attention for their light weight and flexible nature, relatively low manufacturing price and ability to enhance the efficiency of silicon solar panels at little extra cost.
IDTechEx's latest report "Perovskite Photovoltaic Market 2025-2035: Technologies, Players & Trends" comprehensively covers the emerging perovskite photovoltaic (PV) technologies, the major players and the application areas helping to drive their adoption. Data driven benchmarking of the main perovskite PV technologies, including single junction perovskite, perovskite/silicon tandem and all-perovskite tandem solar cells, along with multiple profiles of key market players, helps to outline the entire perovskite PV sector. Critical analysis of the major and emerging application areas including solar farms, residential rooftop, building integrated PV, agrivoltaics and wireless electronics, helps to formulate granular 10-year forecasts for the entire solar market. IDTechEx forecasts that the annual perovskite PV installations will reach a power generation capacity of almost 85 GW by 2035.
The annual installed power generation capacity by technology type. Silicon is provided for reference.
Perovskites in general refer to a family of materials with a specific cubic crystal structure in the form ABX3, where the A-site ion is at the center of the lattice, surrounded by B-site cations, which are octahedrally coordinated to anions. Perovskites used in photovoltaics are optoelectronically active; the fundamental structure allows for the conversion of light into electricity. Typically, such materials are comprised of lead, large organics and halides. Perovskite solar cells contain a perovskite active layer which can be deposited as a thin-film using solution-based sheet-to-sheet or roll-to-roll compatible processes, making them very attractive from a financial perspective as processing is easily scaled and automated. Along with this, the use of relatively abundant and inexpensive raw materials to synthesize perovskites means they are considered to be significantly cheaper than other thin-film solar technologies including cadmium telluride (CdTe) and copper indium gallium selenide (CIGS), as well as silicon.
Perovskite PV to be utilized for alternative and emerging applications
Single junction perovskite solar cells are unlikely to directly replace all silicon solar technology, due to the scale and maturity of the market. They will, however, be preferred for emerging applications where weight limits exist, and flexibility is required.
The key application areas where perovskite photovoltaics will be used for.
Thin film modules can be up to 90% lighter than silicon modules and therefore are very well suited for vertical building integration, since no significant structural modifications are required. Given the significantly greater vertical available space compared to rooftop space, this application could contribute significantly to renewable energy initiatives. The concept of BIPV has existed commercially since the 1990s, however, the use of this technology has remained restricted to relatively niche applications due to the cost, durability and design required for systems. With the upscale and commercialization of low-cost, light-weight and design flexible perovskite PV, this could become a viable application sector. However, concerns over the lifetime of the technology that is required for BIPV limits the current uptake, and the future scale of integration may be volatile.
With the emergence of Internet of Things (IoT), perovskite PV could also be a very suitable choice for self-powered smart electronics. These small electronics typically rely on batteries which require replacement every few years at the expense of high material and labor costs. Providing power to these devices using small low-cost PV modules with greater longevity than batteries is a very promising application.
Perovskite PV to be used to enhance silicon solar panels
Single junction perovskite solar cells, as with all single junction technologies, will approach an efficiency plateau. This plateau is expected since there exists a maximum theoretical efficiency limit of 30% for a single junction device. Instead, to further improve the efficiency of traditional Si-based solar cells, researchers are exploring the integration of perovskite solar cells with silicon solar cells, in a tandem device architecture. These multi-junction cells possess a much greater theoretical efficiency limit of approximately 43%. In June 2024, a record maximum of 34.6% efficiency was achieved in lab, by Longi.
Perovskite/silicon tandem solar cells possess similar mechanical properties to single-junction silicon solar and so they will predominately be used for traditional solar applications, including solar farms and residential rooftops. As first-generation solar technologies reach end-of-life around 2030 and beyond, it is likely an increase in uptake of perovskite/silicon tandem solar will be seen, especially as costs lower with economies of scale. Current price forecasts by IDTechEx see perovskite/silicon tandem solar modules to be comparative in price to single junction silicon solar, by 2035. Further details and comparisons of all technology costs can be found in this latest IDTechEx report.
Novelty and concerns over reliability may be a significant barrier to entry
Despite significant innovation and opportunities for perovskite PV technology, there may be some skepticism to integration. As a direct competitor, the scale and maturity of the silicon solar market may hinder the widespread adoption of perovskite solar. Deployments of the technology may initially be slow, with consumers typically risk averse and requiring proof of in-field performance before ramp-up of adoption is seen. Along with this, perovskites are known to suffer significant degradation when exposed to moisture, air and UV light. To overcome this, high-quality encapsulation of the perovskite solar cell is required. Advancements in encapsulant materials and fabrication processes are still ongoing, with many companies now claiming 10+ year lifetimes, with the 25-year target in sight.
In this report, IDTechEx further explores the growth drivers of the perovskite PV market, and while improvements to the technology's durability are anticipated in the short term, significant market adoption is expected by the end of the decade.
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