世界各国のリアルタイムなデータ・インテリジェンスで皆様をお手伝い
シリコンの向こう側：薄膜太陽電池 2023-2033年Beyond Silicon: Thin Film Photovoltaics 2023-2033 太陽電池技術の未来は、シリコンをはるかに超えて、「薄膜」と呼ばれる特定のクラスに属する数多くの代替材料に広がっています。薄膜太陽電池は、従来のシリコン太陽電池に比べ、屋内のエネルギーハー... もっと見る
日本語のページは自動翻訳を利用し作成しています。 
サマリー
太陽電池技術の未来は、シリコンをはるかに超えて、「薄膜」と呼ばれる特定のクラスに属する数多くの代替材料に広がっています。薄膜太陽電池は、従来のシリコン太陽電池に比べ、屋内のエネルギーハーベスティング効率が高く、製造が簡単で、コストが低くなる可能性があるなど、いくつかのユニークな利点を備えている。特に、家庭や店舗の電子機器のスマート化に伴い急成長しているInternet of Thingsデバイスの電源としての役割が期待されています。
エネルギー源の脱炭素化は、国や産業界がネットゼロを達成するために急ピッチで進められており、太陽光発電はすでに最も成長している技術となっています。シリコン太陽電池は消費者にとって手頃な価格で、高い効率を発揮しますが、重量、サイズ、剛性、そして複雑な製造工程により、その応用範囲は限定されています。薄膜系太陽電池は、これらの制限を克服し、屋内発電などの新たな用途に対応できる多くの利点を備えている。
新興市場へと多様化する太陽電池
薄膜太陽電池の市場シェアは過去数年間、年間PV生産量の5%で安定的に推移してきた。しかし、今後10年間はCAGR10%で成長すると予測される。第一に、シリコンPVの代替品に改善が見られ、効率は徐々に向上し、製造工程はより安価で合理的になっている。第二に、従来のシリコンPVがその剛性、かさ、重量のために適さない新しい用途が開発されつつある。例えば、建物の側面にパネルを貼り付けるBIPV（ビルディングインテグレートPV）用途などです。薄膜系太陽電池は、シリコン系太陽電池に比べて最大90％軽量化できるため、建物のファサードや弱い構造物など、重量が重要視される用途に特に適している。また、薄膜太陽電池の中には半透明のものもあり、美観を損なわず、窓ガラスへの設置に適している。
また、小型のセルフパワーエレクトロニクスやIoT（Internet of Things）分野への応用も期待されている。軽量の薄膜ミニモジュールは、こうした機器の電源として使用でき、電池や大規模な配線に代わる、より安価で長寿命の電源として機能する可能性があります。温度センサー、湿度センサー、モーションセンサー、セキュリティセンサーなど、多くの家庭用・店舗用電化製品は、今後10年間でますます「スマート化」し、クラウドにデータを送信してより高機能を実現できるようになると考えられています。これは「モノのインターネット（IoT）」と呼ばれ、薄膜太陽電池にとって大きなビジネスチャンスとなる。
.jpg)
軽量でフレキシブルな基板への印刷が可能な新しい薄膜太陽電池
薄膜市場を支配するのは？
現在、薄膜市場はテルル化カドミウム（CdTe）が支配的で、2位がセレン化銅インジウムガリウム（CIGS）である。CdTeは米国で最もよく知られており、全電力事業規模の太陽光発電の40%に使用されています。希少元素であるテルルの使用に関する懸念はあるものの、CdTe市場は、強力な投資と、現在すでに実施されている回収・リサイクルイニシアチブの構築により、その地位を維持すると予想されます。
一方、CIGS技術は商業的な失敗に悩まされており、最大のメーカーは2022年6月に市場から撤退しています。ペロブスカイト型太陽電池は、わずか数年で目覚ましい効率向上を示し、すでに数十年の研究成果を持つシリコン型太陽電池と同等の効率を記録している、非常に若くてエキサイティングな技術であり、今後数年でCIGSを追い抜くと予想されています。ペロブスカイト太陽電池は、屋外の高出力密度用途だけでなく、屋内のエネルギーハーベスティングや小型電子機器への電力供給にも適しています。ペロブスカイト太陽電池は、有害物質や希少物質を使用せず、製造はスケーラブルな溶液ベースの蒸着法に適しています。しかし、ペロブスカイト型太陽電池の利点の反面、長期間の耐久性に問題があるため、実用化には多くの疑問が残されている。
この分野では有機系太陽電池も候補のひとつであり、すでに屋外・屋内を問わず小規模ながら実用化されている。有機系太陽電池の寿命は通常5年と短く、15年以上の寿命を期待される大面積の屋外用エネルギーハーベスティングよりも、短期間使用の電子機器への電力供給に向いている。このため、有機太陽電池の応用範囲は限られている。もうひとつの薄膜太陽電池技術として、色素増感太陽電池（DSSC）があります。DSSCは何十年も前から研究されていますが、商業的に普及したのは比較的最近のことです。DSSCを搭載したワイヤレスヘッドフォンやスマートヘルメットを購入することができるようになったのです。アディダス社は、将来的に自社のヘッドホン製品にDSSCを搭載することを目指しています。DSSCは有機太陽電池と同様に寿命が短いため、用途は短期間の使用に限定される。
今後の展望
薄膜太陽電池市場は、2033年までに61億米ドルに成長すると予想されている。これは、テルル化カドミウム太陽電池が屋上や太陽光発電所市場に大きく拡大したことと、ペロブスカイト太陽電池の商業化が急進していることによる。ペロブスカイト太陽電池は屋外の大型施設向けに開発されているが、屋内のエネルギーハーベスティングや小型電子機器への電力供給、Internet of Thingsの分野でも非常に有望な技術であり、これらは「スマート」技術の普及に伴って今後急速に成長すると予想される市場である。これらの技術の成長に伴い、技術革新や材料に関する機会も大幅に増加します。太陽電池は、フレキシブルな金属箔やプラスチックフィルム上に開発されることが多くなり、その長期耐久性には高品質な封止材が必要です。新たなアプリケーションと消費者の需要に対応するために材料を最適化することは、魅力的な市場機会となっています。
本レポートでお答えする主な質問
IDTechExは、薄膜太陽電池を含むプリンテッド・エレクトロニクスとフレキシブル・エレクトロニクスについて10年にわたる専門知識を有しています。当社のアナリストは、この技術と関連市場の最新動向を綿密に追い、サプライチェーン全体の主要プレーヤーにインタビューを行い、会議に出席し、この分野に関するコンサルティングプロジェクトを提供してきました。本レポートでは、技術のパフォーマンス、サプライチェーン、製造ノウハウ、アプリケーション開発の進捗状況などの現状と最新動向を調査しています。また、薄膜太陽電池が直面する主な課題、競争、イノベーションの機会も明らかにしています。
目次
Summary
この調査レポートでは、薄膜太陽電池の技術パフォーマンス、サプライチェーン、製造ノウハウ、アプリケーション開発の進捗状況などの現状と最新動向について詳細に調査・分析しています。
主な掲載内容（目次より抜粋）
Report Summary
The future of solar technology extends far beyond silicon, with numerous alternative materials that belong to a certain class called 'thin film'. These can deliver several unique advantages such as higher efficiency indoor energy harvesting, simpler manufacturing, and potentially lower costs than conventional silicon PV. A particularly exciting opportunity is their role in powering Internet of Things devices - a rapidly growing market following the increasing smartification of home and retail electronics.
Decarbonization of global energy sources is being catapulted forward as both nations and industries race to achieve net zero, with photovoltaics (PV) already the fastest growing technology. While silicon PV is affordable to consumers and delivers high efficiencies, its application range is limited by its weight, size, and rigidity as well as a complicated manufacturing process. Thin film alternatives present numerous advantages to overcome these limitations and cater to emerging applications such as indoor energy harvesting.
Photovoltaics diversifying into emerging markets
The thin film PV market share has been steady at 5% of annual PV production for the past few years. However, the market is forecast to grow at a CAGR of 10% over the next 10 years. Firstly, there have been improvements in silicon PV alternatives, with efficiencies increasing gradually and manufacturing processes becoming cheaper and more streamlined. Secondly, new applications are being developed that conventional silicon PV is not suitable for due to its rigidity, bulk, and weight. These applications include building integrated PV (BIPV), where the panels are attached to sides of buildings. In many cases, thin film PV panels can be up to 90% lighter than silicon panels and therefore are particularly suitable for applications where weight is an important factor, such as on building façades or weak structures. Some types of thin film PV can be made semi-transparent, which makes them less aesthetically obtrusive and ideally suited to deployment on windows.
Other emerging applications belong to the small self-powered electronics and Internet of Things (IoT) sector, which is expected to grow substantially in the coming years as 'smart' electronics become more prevalent in everyday life. Lightweight thin film minimodules can be used to power such devices and could serve as a cheaper and more long-lasting alternative to batteries or extensive wiring. Many household and retail appliances such as temperature, humidity, motion, and security sensors are likely to become increasingly 'smart' over the next decade and able to transmit data to the cloud to enable greater functionality. This is often referred to as the Internet of Things (IoT) and represents a substantial opportunity for thin film PV.
Emerging thin film photovoltaics can be printed onto lightweight flexible substrates
What will dominate the thin film market?
Currently, the thin film market is dominated by cadmium telluride (CdTe), followed in second place by copper indium gallium selenide (CIGS). CdTe is best known in the USA where it is used for 40% of all utility-scale PV power. Despite concerns over the use of the scarce element tellurium, the CdTe market is expected to keep its position following strong investment and the creation of recovery and recycling initiatives that are at present already operative.
CIGS technology on the other hand has been plagued by commercial failures, with the largest manufacturer having exited the market in June 2022. It is expected that CIGS will be surpassed in the coming years by perovskite PV - a very young and exciting technology that has shown remarkable efficiency gains in just a few years, with record efficiencies already on par with those of silicon PV, a technology with decades of research behind it. Perovskite PV is well-suited to both outdoor high power density applications as well as indoor energy harvesting and powering small electronics. Perovskite PV does not use toxic or rare materials, and the manufacturing is well-suited to scalable solution-based deposition methods. Despite all these benefits of perovskite PV, concerns over long-term durability have raised a lot of questions regarding their imminent commercialization.
Organic PV is another contender in this area and is already commercial on a small scale in both outdoor and indoor applications. Given the short lifespans of organic solar cells, typically 5 years, they are better to suited to powering short-term use electronics rather than large area outdoor energy harvesting that are expected to last > 15 years. For this reason, the application range of organic PV is limited. Another thin film PV technology is dye sensitized solar cells (DSSCs). DSSCs have been studied for decades; however, commercial traction is relatively recent. It is now possible to buy wireless headphones and smart helmets powered by DSSCs. Adidas is working to incorporate DSSCs into their own headphone line in the future. Similarly to organic PV, DSSCs do not have long lifespans and therefore their application range is also limited to short-term use electronics.
Outlook
The thin film PV market is set to grow to US$ 6.1 billion by 2033. This follows significant expansion of cadmium telluride PV into both rooftop and solar farms markets as well as the burgeoning commercialization of perovskite PV. Perovskite PV is being developed for large outdoor installations but is also a very promising technology for indoor energy harvesting and powering small electronic devices and Internet of Things - these are markets that are set to grow rapidly in coming years as 'smart' technology becomes widespread. Along with the growth of these technologies comes substantial innovation and materials opportunities. Solar cells are increasingly being developed on flexible metal foils and plastic films, and their long-term durability requires high quality encapsulation. Optimizing materials to meet emerging applications and consumer demand is a compelling market opportunity.
Key questions answered in this report
IDTechEx has 10 years of expertise covering printed and flexible electronics, including thin film photovoltaics. Our analysts have closely followed the latest developments in the technology and associated markets, interviewed key players across the supply chain, attended conferences, and delivered consulting projects on the field. This report examines the current status and latest trends in technology performance, supply chain, manufacturing know-how, and application development progress. It also identifies the key challenges, competition and innovation opportunities facing thin film photovoltaics.
Table of Contents
ご注文は、お電話またはWEBから承ります。お見積もりの作成もお気軽にご相談ください。本レポートと同分野（金属材料）の最新刊レポート
IDTechEx 社の最新刊レポート本レポートと同じKEY WORD（cadmium）の最新刊レポート
よくあるご質問IDTechEx社はどのような調査会社ですか?IDTechExはセンサ技術や3D印刷、電気自動車などの先端技術・材料市場を対象に広範かつ詳細な調査を行っています。データリソースはIDTechExの調査レポートおよび委託調査（個別調査）を取り扱う日... もっと見る 調査レポートの納品までの日数はどの程度ですか?在庫のあるものは速納となりますが、平均的には 3-４日と見て下さい。
注文の手続きはどのようになっていますか?1)お客様からの御問い合わせをいただきます。
お支払方法の方法はどのようになっていますか?納品と同時にデータリソース社よりお客様へ請求書（必要に応じて納品書も）を発送いたします。
データリソース社はどのような会社ですか?当社は、世界各国の主要調査会社・レポート出版社と提携し、世界各国の市場調査レポートや技術動向レポートなどを日本国内の企業・公官庁及び教育研究機関に提供しております。
|
詳細検索
2024/07/04 10:27 162.47 円 175.74 円 209.86 円 |
