سوق الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من مادة البيروفسكايت

نظرة عامة على السوق

من المتوقع أن يصل حجم سوق الطاقة الكهروضوئية العالمية من البيروفسكايت إلى معدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 6.4٪ خلال الفترة المتوقعة.

كانت الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت تقنية متطورة ذات إمكانات هائلة في صناعة الطاقة الشمسية. البيروفسكايت هو فئة من المعادن ذات بنية بلورية خاصة يمكن استخدامها لصنع الخلايا الشمسية. اكتسبت الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت شعبية كبيرة بسبب كفاءتها العالية وإجراءات تصنيعها منخفضة التكلفة ومرونتها على الركائز المرنة.

يمكن لخلايا البيروفسكايت الشمسية تحقيق كفاءة تحويل عالية تعادل الخلايا الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون، وتكاليف إنتاج منخفضة، وإمكانية التطبيقات المرنة والخفيفة الوزن. كما يمكن تصنيع خلايا البيروفسكايت الشمسية باستخدام تقنيات تعتمد على الحلول، مما يسمح بالتوسع والتكامل مع مواد البناء وغيرها من المواد الاستهلاكية.

إن سوق الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت آخذ في التوسع، ولابد من التغلب على بعض العقبات قبل تسويقها على نطاق واسع. وتشمل بعض هذه العقبات المخاوف بشأن السمية وموثوقية الخلايا على المدى الطويل، فضلاً عن قضايا الاستقرار المرتبطة بتدهور مواد البيروفسكايت في البيئات البيئية.

ديناميكيات السوق

محركات السوق

• إمكانات عالية الكفاءة

على مدار العقد الماضي، حققت الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت تقدمًا مذهلاً في كفاءة تحويل الطاقة (PCE). ويمكنها تحقيق كفاءات مماثلة، إن لم تكن أعلى، من تلك الخاصة بالخلايا الشمسية القياسية القائمة على السيليكون، والتي تهيمن الآن على نمو سوق الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت.

تُعَد الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت خيارًا جذابًا لتوليد الكهرباء من ضوء الشمس نظرًا لكفاءتها المتزايدة، مما يحسن كمية الطاقة التي يمكن التقاطها من مساحة معينة من الألواح الشمسية. وهذا المحرك مهم بشكل خاص لأنه يسمح للخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت بالتنافس مع تقنيات الطاقة الشمسية الأخرى مع زيادة إجمالي إنتاج الطاقة.

• التصنيع منخفض التكلفة

إن إمكانية التصنيع منخفض التكلفة تشكل محركًا مهمًا آخر لسوق الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت. ويمكن للعمليات القائمة على الحلول، مثل الطلاء الدوار أو الطباعة بالحبر النفاث، معالجة مواد البيروفسكايت، والتي تعد ميسورة التكلفة نسبيًا ومناسبة للإنتاج على نطاق واسع.

وبالتالي، فإن الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت أقل تكلفة من الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون، والتي تتطلب إجراءات إنتاج معقدة ومكلفة مثل الترسيب الفراغي عالي الحرارة. إن إمكانات تصنيع الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت منخفضة التكلفة تجعلها جذابة للوصول إلى الاستخدام الشامل وخفض تكاليف الطاقة الشمسية الإجمالية.

قيود السوق

• الاستقرار والمتانة

لقد أثبتت الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت كفاءة غير عادية في ظروف المختبر، حيث تفوقت في كثير من الأحيان على الخلايا الشمسية القياسية القائمة على السيليكون. ومع ذلك، فإن استقرارها ومتانتها في المواقف الحقيقية تشكل حاجزًا كبيرًا. إن مواد البيروفسكايت حساسة للرطوبة والحرارة والأشعة فوق البنفسجية، مما قد يتسبب في التدهور بمرور الوقت، مما يؤدي إلى انخفاض عمر الخلايا الإجمالي وكفاءتها.

تدرس سوق الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت بشكل نشط وتطور حلولاً لتحسين استقرار الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت وقدرتها على التحمل، مثل هندسة المواد المحسنة وتقنيات التغليف. يعد التغلب على هذا القيد أمرًا بالغ الأهمية لضمان استمرارية وموثوقية تقنية الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت على المدى الطويل.

فرص السوق

• التنوع ومرونة التصميم

يمكن للباحثين تكييف خصائص مواد البيروفسكايت لاستخدامات وإعدادات محددة من خلال تصنيعها بتراكيب وهياكل معمارية مختلفة. ويمكن استخدامها لصنع خلايا شمسية خفيفة الوزن ومرنة وحتى شبه شفافة، مما يجعلها مناسبة للدمج في منتجات وأسطح مختلفة، مثل واجهات المباني والنوافذ والأدوات القابلة للارتداء. تفتح مرونة تصميم الخلايا الكهروضوئية البيروفسكايت آفاقًا جديدة لدمج توليد الطاقة الشمسية في مجموعة واسعة من الأشياء والبنية الأساسية الشائعة.

نطاق السوق

التحليل القطاعي

تقسيم حسب النوع

• البنية الطبيعية

الخلايا الكهروضوئية البيروفسكايتية، المعروفة باسم الخلايا الشمسية البيروفسكايتية العادية أو التقليدية، هي خلايا شمسية تعتمد على البيروفسكايت. البيروفسكايت هو فئة من المواد ذات بنية بلورية معينة سميت على اسم معدن البيروفسكايت، الذي له نفس البنية. تتمتع الخلايا الشمسية البيروفسكايتية ببنية قياسية تتكون من عدة طبقات حرجة، تلعب كل منها دورًا محددًا في توليد الكهرباء من ضوء الشمس.

• هيكل مقلوب

يشير مصطلح "الهيكل المقلوب" إلى ترتيب الطبقات المختلفة داخل الخلية الشمسية الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت. تعد طبقة أكسيد موصل شفاف (TCO)، وطبقة نقل الإلكترون المدمجة (ETL)، وطبقة امتصاص البيروفسكايت، وطبقة نقل الثقوب (HTL)، والقطب الكهربائي المعدني مكونات نموذجية للخلية الشمسية القياسية المصنوعة من البيروفسكايت. شهد سوق الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت نموًا كبيرًا في السنوات الأخيرة، مع التقدم في التكنولوجيا والتركيز المتزايد على مصادر الطاقة المتجددة.

تقسيم حسب التطبيق

• بي آي بي في

يمكن تصنيع الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت على هيئة أغشية رقيقة وخفيفة الوزن ومرنة، مما يسمح بدمجها في العديد من المواد المعمارية، بما في ذلك الزجاج والخرسانة وحتى الأقمشة. وتتيح هذه القدرة على التكيف إمكانيات تصميمية متنوعة وتكاملاً سلسًا مع جوانب معمارية مختلفة. كما يمكن تصنيعها بشكل شبه شفاف، مما يسمح للضوء المرئي بالمرور أثناء تجميع الطاقة الشمسية. ولهذا السبب، فهي مثالية للتطبيقات مثل النوافذ الشمسية والفتحات السماوية والجدران الستارية، حيث يكون المظهر الجمالي والراحة البصرية أمرًا بالغ الأهمية.

• المرافق

تستطيع الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت توليد الكهرباء في مرافق الطاقة الشمسية على نطاق واسع. وتتيح كفاءة امتصاص الضوء العالية لمواد البيروفسكايت تحويل الطاقة بكفاءة، مما قد يؤدي إلى زيادة إنتاج الطاقة لكل وحدة مساحة مقارنة بالخلايا الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون . وقد يساعد هذا في توسيع نطاق توليد الطاقة المتجددة مع تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.

• السيارات

يمكن تصنيع الخلايا الشمسية الكهروضوئية من البيروفسكايت بألوان وأشكال مختلفة، مما يوفر تنوعًا أكبر في التصميم. هذه الخاصية تجعلها جذابة لدمج الألواح الشمسية في الجزء الخارجي من السيارات، مثل الأسقف أو الأغطية أو النوافذ، دون التضحية بالجاذبية البصرية.

التحليل الإقليمي

أمريكا الشمالية

نظرًا للفوائد المحتملة لخلايا البيروفسكايت الشمسية، مثل الكفاءة العالية وتكاليف التصنيع الرخيصة والقدرة على التصنيع على ركائز مرنة، فقد شهد سوق الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت في أمريكا الشمالية نموًا كبيرًا. وفي جميع أنحاء أمريكا الشمالية، كانت هناك العديد من أنشطة البحث والتطوير جارية في المؤسسات الأكاديمية والمختبرات العامة والشركات الخاصة لتحسين كفاءة تكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت واستقرارها وقابليتها للتوسع.

وقد تم توفير التمويل والاستثمارات في أمريكا الشمالية للمساعدة في تطوير وتسويق تقنية الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت. وقد أدرك المستثمرون من القطاع الخاص والهيئات الحكومية الإمكانات الهائلة التي تتمتع بها الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت، وعرضوا التمويل لمبادرات البحث والشركات الناشئة.

أوروبا

هناك اهتمام متزايد ونشاط بحثي في تطوير سوق الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت في أوروبا. وقد أطلقت العديد من الدول الأوروبية، بما في ذلك المملكة المتحدة وألمانيا وسويسرا وهولندا، برامج بحثية ومبادرات تمويلية لتشجيع التقدم في تكنولوجيا الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت.

كما أدرك الاتحاد الأوروبي أهمية الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت، فدمجها في أجندته الاستراتيجية للبحث والابتكار. ويهدف "اتحاد الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت" ومبادرة "بيروفسكايت إكس"، اللتان يدعمهما الاتحاد الأوروبي، إلى تسريع تسويق الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت وتحفيز التعاون فيما بينها.

آسيا والمحيط الهادئ

لقد استثمرت العديد من دول منطقة آسيا والمحيط الهادئ، بما في ذلك الصين واليابان وكوريا الجنوبية وأستراليا، بشكل كبير في البحث والتطوير في مجال الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت. وقد طورت هذه الدول برامج حكومية ومرافق بحثية وتعاونت مع الجهات الفاعلة الصناعية لتسريع تسويق الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت. وكانت الصين لاعباً رئيسياً في سوق الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت على وجه الخصوص.

ساهمت الحكومة الصينية بشكل كبير في تطوير ونشر الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت. وحققت الشركات الصينية تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا البيروفسكايت وشاركت بنشاط في أنشطة التصنيع والتسويق على نطاق واسع.

اللاعبون الرئيسيون

1. شركة جريت سيل للطاقة الشمسية
2. أكسفورد للطاقة الكهروضوئية
3. تقنيات سولي
4. معهد فراونهوفر للأبحاث العلمية
5. المواد الأمامية
6. منظمة البحوث العلمية والصناعية الكومنولثية
7. ميكروكوانتا سيميكونداكتور
8. سولارونيكس
9. سولار تيكتيك
10. سوليانس

التطورات الأخيرة

مارس 2021: أعلنت شركة Saule Technologies عن صفقة مع شركة Skanska، وهي شركة رائدة في مجال البناء والتطوير، لتطوير وتسويق الألواح الشمسية القائمة على البيروفسكايت للطاقة الكهروضوئية المتكاملة في المباني.