Рынок тонкопленочных солнечных элементов — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по типу (теллурид кадмия, аморфный тонкопленочный кремний, селенид меди, индия и галлия, микрокристаллические тандемные элементы, тонкопленочный поликристаллический кремний и другие), по установке (сетевая, автономная), по конечному пользователю (жилой, коммерческий, комму

Обзор рынка

Глобальный рынок тонкопленочных солнечных элементов оценивался в 12,68 млрд долларов США в 2023 году и, по прогнозам, будет демонстрировать устойчивый рост в прогнозируемый период со среднегодовым темпом роста 9,56% до 2029 года.

Основные движущие силы рынка

Технологические достижения и инновации

Ключевым фактором, движущим мировой рынок тонкопленочных солнечных элементов, является непрерывный поток технологических достижений и инноваций в секторе тонкопленочных фотоэлектрических элементов. Технический прогресс стал катализатором для повышения эффективности, гибкости и экономической эффективности тонкопленочных солнечных элементов. Традиционные тонкопленочные технологии, такие как аморфный кремний (a-Si) и теллурид кадмия (CdTe), уступили место более продвинутым материалам, таким как селенид меди, индия, галлия (CIGS), и новым технологиям, таким как тонкопленочные элементы на основе перовскита.

CIGS, в частности, приобрел известность благодаря своей более высокой эффективности преобразования и гибкости. Исследователи и производители активно занимаются разработкой новых методов осаждения, исследуют конфигурации тандемных элементов и оптимизируют материалы для повышения общей производительности тонкопленочных солнечных элементов. Эти технологические прорывы способствуют расширению рынка, делая тонкопленочную технологию более конкурентоспособной по сравнению с традиционными кристаллическими кремниевыми фотоэлектрическими элементами, привлекая инвесторов и стимулируя инновации в солнечной промышленности.

Гибкость и универсальность в приложениях

Присущая тонкопленочным солнечным элементам гибкость и универсальность служат значительным драйвером их роста на мировом рынке. В отличие от традиционных жестких кристаллических кремниевых солнечных элементов, тонкопленочные технологии могут быть нанесены на гибкие и легкие подложки, открывая разнообразные применения за пределами обычных солнечных панелей. Эта гибкость позволяет интегрировать тонкопленочные солнечные элементы в широкий спектр поверхностей и структур, включая встроенные в здание фотоэлектрические элементы (BIPV), изогнутые поверхности и даже носимые устройства.

Тонкопленочная солнечная технология предлагает возможности дизайна, которые невозможны с жесткими солнечными панелями, что позволяет бесшовную интеграцию в различные среды. Эта универсальность привлекает архитекторов, градостроителей и отрасли, ищущие инновационные и эстетически приятные солнечные решения. В результате тонкопленочные солнечные элементы находят применение в проектах BIPV, солнечных окнах и портативных солнечных устройствах, что способствует расширению рынка и внедрению в различных секторах.

Конкурентоспособность по стоимости и экономия за счет масштаба

Конкурентоспособность по стоимости является важным фактором, способствующим росту мирового рынка тонкопленочных солнечных элементов. Тонкопленочные технологии имеют неотъемлемые преимущества по стоимости, особенно с точки зрения использования материалов и производственных процессов. Нанесение тонких слоев полупроводникового материала требует меньше сырья, что способствует экономии затрат. Кроме того, производственные процессы для тонкопленочных солнечных элементов могут быть менее энергоемкими по сравнению с технологиями кристаллического кремния.

Кроме того, отрасль выигрывает от экономии за счет масштаба по мере увеличения производственных мощностей. Масштабируемость мощностей по производству тонких пленок позволяет производителям добиться снижения затрат за счет эффективного крупномасштабного производства. По мере развития отрасли и роста объемов производства стоимость за ватт тонкопленочных солнечных элементов продолжает снижаться, что делает их все более конкурентоспособными на мировом рынке солнечной энергии. Эта конкурентоспособность по стоимости позиционирует тонкопленочную технологию как привлекательный вариант для проектов по производству солнечных батарей коммунального масштаба, автономных приложений и регионов, где соображения стоимости имеют первостепенное значение.

Цели экологической устойчивости и энергетического перехода

Глобальный акцент на экологической устойчивости и стремление к амбициозным целям энергетического перехода являются мощными движущими силами для принятия тонкопленочной солнечной технологии. Поскольку страны во всем мире обязуются сокращать выбросы углерода и увеличивать долю возобновляемых источников энергии в своем энергетическом балансе, тонкопленочные солнечные элементы становятся важнейшим компонентом перехода к чистой энергии. Производственные процессы, связанные с определенными тонкопленочными технологиями, такими как CIGS, имеют меньший углеродный след по сравнению с традиционными методами кристаллического кремния.

Тонкопленочные солнечные элементы соответствуют целям устойчивого развития не только из-за их меньшего воздействия на окружающую среду во время производства, но и из-за их потенциала для повторного использования существующих структур. Гибкость тонкопленочной технологии позволяет модернизировать существующие здания с помощью солнечных решений, способствуя устойчивому развитию городов. Правительства, предприятия и сообщества, стремящиеся достичь углеродной нейтральности и снизить зависимость от ископаемого топлива, все чаще обращаются к тонкопленочной солнечной технологии как к жизнеспособному и экологически чистому источнику энергии.

Расширение рынка в странах с развивающейся экономикой

Глобальный рынок тонкопленочных солнечных элементов переживает значительную экспансию в страны с развивающейся экономикой, что обусловлено такими факторами, как растущий спрос на энергию, благоприятная государственная политика и потребность в децентрализованных и автономных решениях в области электроснабжения. Развивающиеся экономики часто сталкиваются с проблемами, связанными с ограниченным пространством, что делает гибкость и легкость тонкопленочных солнечных элементов выгодным выбором для приложений с ограничениями по пространству.

Правительственные инициативы, стимулы и субсидии в развивающихся экономиках играют ключевую роль в поощрении принятия солнечной энергии, при этом тонкопленочная технология является центральным моментом. Способность тонкопленочных солнечных элементов предлагать экономически эффективные и универсальные решения делает их привлекательными для стран, стремящихся быстро развернуть солнечную инфраструктуру. В регионах с обильным солнечным светом тонкопленочная технология становится жизнеспособным и масштабируемым вариантом для решения проблем доступа к энергии, способствуя экономическому развитию и повышая устойчивость энергетических систем на развивающихся рынках.

Основные рыночные проблемы

Конкурентная среда и динамика доли рынка

Глобальный рынок тонкопленочных солнечных элементов сталкивается с серьезной проблемой в навигации в высококонкурентной среде и решении динамики доли рынка, на которой доминируют традиционные кристаллические кремниевые фотоэлектрические технологии. Хотя тонкопленочные солнечные элементы предлагают явные преимущества, такие как гибкость и более низкие производственные затраты, они по-прежнему конкурируют с устоявшимся присутствием на рынке солнечных технологий на основе кремния. Высокие уровни эффективности, достигнутые монокристаллическими и поликристаллическими кремниевыми солнечными элементами, способствовали их широкому распространению, что затрудняет для тонкопленочных технологий захват значительной доли рынка.

Более того, экономия за счет масштаба, достигнутая производителями кремниевых солнечных элементов, привела к постоянному снижению затрат, сузив историческое преимущество тонкопленочных технологий в стоимости. В этом контексте рынок тонкопленочных солнечных элементов должен решать проблемы восприятия и позиционирования на рынке, чтобы продемонстрировать свое конкурентное преимущество. Эффективные маркетинговые стратегии, технологические инновации и стратегические партнерства имеют решающее значение для производителей тонкопленочных солнечных элементов, чтобы набрать обороты и создать более существенное присутствие на рынке.

Проблемы эффективности и производительности

Одна из постоянных проблем, стоящих перед рынком тонкопленочных солнечных элементов, связана с эффективностью и производительностью. Хотя тонкопленочные технологии предлагают такие преимущества, как гибкость и пригодность для различных применений, они традиционно демонстрируют более низкую эффективность преобразования энергии по сравнению с кристаллическими кремниевыми солнечными элементами. Повышение эффективности тонкопленочных солнечных элементов имеет решающее значение для повышения их конкурентоспособности и расширения сферы их применения.

Исследователи и производители активно занимаются разработкой тонкопленочных технологий следующего поколения, включая тандемные солнечные элементы и тонкие пленки на основе перовскита, для решения проблем эффективности. Тандемные солнечные элементы, в частности, обещают достичь более высокой эффективности за счет укладки нескольких слоев материалов для захвата более широкого спектра солнечного света. Однако достижение масштабируемого производства и поддержание долгосрочной стабильности остаются проблемами, которые необходимо преодолеть для того, чтобы эти технологии стали коммерчески жизнеспособными.

Доступность материалов и воздействие на окружающую среду

Тонкопленочные солнечные технологии часто основаны на редких и, в некоторых случаях, экологически чувствительных материалах. Например, тонкопленочные солнечные элементы на основе теллурида кадмия (CdTe) используют кадмий, материал, вызывающий экологические проблемы из-за своей токсичности. Это поднимает вопросы об экологическом воздействии и устойчивости тонкопленочных технологий, особенно при масштабном развертывании.

Рынок тонкопленочных солнечных элементов сталкивается с проблемой поиска альтернативных материалов, которые являются распространенными, нетоксичными и экологически чистыми. Инновации в материаловедении и исследование альтернативных соединений имеют важное значение для смягчения экологических проблем, связанных с определенными тонкопленочными технологиями. Кроме того, решение проблем утилизации и переработки тонкопленочных солнечных элементов по окончании срока службы имеет решающее значение для обеспечения устойчивого жизненного цикла этих продуктов.

Технологическая и производственная сложность

Производство тонкопленочных солнечных элементов включает в себя сложные процессы, включая методы осаждения, наслаивание материалов и обеспечение однородности на больших площадях. Задача заключается в оптимизации этих процессов для достижения экономической эффективности и масштабируемости. Технологическая сложность производства тонких пленок может привести к более высоким первоначальным капитальным затратам и эксплуатационным проблемам, что влияет на общую конкурентоспособность тонкопленочных солнечных технологий.

Более того, поддержание постоянного качества и производительности на крупных производственных объектах представляет собой проблему. Изменения в производственных процессах могут повлиять на надежность и долговечность тонкопленочных солнечных элементов. Решение этих проблем требует постоянных усилий по исследованиям и разработкам для оптимизации производственных процессов, улучшения мер контроля качества и оптимизации производственных технологий.

Восприятие рынка и неприятие риска

Восприятие рынка и неприятие риска представляют собой значительные проблемы для рынка тонкопленочных солнечных элементов, особенно по сравнению с воспринимаемой надежностью традиционных технологий кристаллического кремния. Тонкопленочные солнечные технологии иногда рассматриваются как относительно новые или непроверенные, что приводит к определенной степени неприятию риска среди инвесторов, разработчиков проектов и конечных пользователей.

Преодоление этих проблем требует согласованных усилий по информированию рынка о достижениях, преимуществах и надежности тонкопленочных солнечных технологий. Тематические исследования, данные о производительности и успешные внедрения могут сыграть решающую роль в изменении восприятия и укреплении уверенности в долговечности и долгосрочной жизнеспособности тонкопленочных солнечных элементов. Установление послужного списка успешных установок и демонстрация адаптивности тонкопленочной технологии в различных приложениях являются важными шагами в преодолении рыночного скептицизма и содействии более широкому принятию.

Основные тенденции рынка

Достижения в области технологий, способствующие повышению эффективности

Глобальный рынок тонкопленочных солнечных элементов является свидетелем значительной тенденции к технологическим достижениям, направленным на повышение эффективности и производительности тонкопленочных солнечных элементов. Традиционные тонкопленочные технологии, такие как аморфный кремний (a-Si) и теллурид кадмия (CdTe), проложили путь для новых технологий, таких как тонкопленочные элементы на основе селенида меди, индия и галлия (CIGS) и перовскита. Тонкопленочные элементы CIGS, в частности, привлекли внимание своей более высокой эффективностью преобразования и гибкостью. Исследователи и производители вкладывают значительные средства в исследования и разработки для повышения эффективности преобразования тонкопленочных солнечных элементов, делая их более конкурентоспособными по сравнению с традиционными фотоэлектрическими технологиями на основе кремния. Тенденция отмечена прорывами в материаловедении, методах осаждения и конфигурациях тандемных ячеек.

Растущее внедрение тандемных солнечных элементов

Одной из заметных тенденций на мировом рынке тонкопленочных солнечных элементов является растущее внедрение тандемных солнечных элементов. Тандемные солнечные элементы включают в себя укладку нескольких слоев тонкопленочных материалов друг на друга для захвата более широкого спектра солнечного света и повышения общей эффективности преобразования энергии. Такой подход позволяет производителям оптимизировать производительность различных материалов, объединяя сильные стороны каждого слоя. Тандемные солнечные элементы продемонстрировали потенциал для достижения более высоких уровней эффективности по сравнению с ячейками с одним переходом. Научно-исследовательское сообщество активно изучает различные комбинации тонкопленочных материалов, такие как тандемные ячейки перовскита и кремния, для достижения коммерчески жизнеспособных и эффективных тандемных конфигураций. Ожидается, что принятие тандемных солнечных элементов сыграет решающую роль в повышении конкурентоспособности тонкопленочной технологии на более широком рынке солнечной энергетики.

Усиление внимания к гибким и легким подложкам

Заметной тенденцией на рынке тонкопленочных солнечных элементов является усиление внимания к гибким и легким подложкам. Традиционные кристаллические кремниевые солнечные элементы являются жесткими и часто требуют тяжелых и жестких опорных конструкций. Напротив, тонкопленочные солнечные элементы обеспечивают гибкость и могут быть изготовлены на легких и гибких подложках, таких как пластиковая или металлическая фольга. Эта гибкость позволяет интегрировать тонкопленочные солнечные элементы в различные приложения, включая встроенные в здания фотоэлектрические системы (BIPV), носимые устройства и изогнутые поверхности. Производители изучают инновационные подложки для повышения адаптивности и универсальности тонкопленочных солнечных элементов, расширяя их потенциальные варианты использования в различных отраслях.

Растущий интерес к встроенным в здания фотоэлектрическим системам (BIPV)

Рынок тонкопленочных солнечных элементов переживает растущую тенденцию к принятию встроенных в здания фотоэлектрических систем (BIPV). BIPV подразумевает бесшовную интеграцию солнечных панелей в строительные конструкции, которые служат как генераторами энергии, так и архитектурными элементами. Тонкопленочные солнечные элементы, благодаря своей гибкости и легкости, хорошо подходят для приложений BIPV. Эта тенденция совпадает с растущим спросом на устойчивые и эстетически приятные строительные решения, которые могут генерировать чистую энергию. Архитекторы и строительные фирмы все чаще включают тонкопленочные солнечные технологии в проекты зданий, что приводит к появлению фасадов, окон и кровельных материалов с интегрированной солнечной энергией. Интеграция солнечных элементов в элементы зданий представляет собой многообещающий путь для широкого внедрения тонкопленочной технологии в городских условиях.

Расширение рынка в странах с развивающейся экономикой

Глобальный рынок тонкопленочных солнечных элементов становится свидетелем тенденции расширения рынка в странах с развивающейся экономикой. Поскольку солнечная энергия приобретает известность как жизнеспособный и устойчивый источник энергии, страны Азии, Африки и Латинской Америки все больше инвестируют в солнечную инфраструктуру, создавая новые возможности для тонкопленочной технологии. Страны с развивающейся экономикой часто сталкиваются с проблемами, связанными с ограничениями по пространству, и могут посчитать тонкопленочные солнечные элементы более подходящими для приложений с ограниченным пространством. Кроме того, более низкие производственные затраты, связанные с некоторыми тонкопленочными технологиями, делают их привлекательными на рынках, где рентабельность является критическим фактором. Правительства стран с развивающейся экономикой реализуют поддерживающую политику, такую как стимулы и субсидии, для поощрения развертывания тонкопленочных солнечных решений. Эта тенденция означает глобальную демократизацию солнечной энергетики, при этом тонкопленочная технология играет решающую роль в предоставлении доступных и недорогих солнечных энергетических решений для более широкого спектра рынков.

Сегментарные данные

Типовые данные

Сегмент селенида меди, индия и галлия

Одним из ключевых факторов, обусловливающих доминирование CIGS, является его замечательный уровень эффективности, который конкурирует, а в некоторых случаях и превосходит традиционные кристаллические кремниевые солнечные элементы. Эффективность тонкопленочной технологии CIGS неуклонно растет благодаря научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам, что делает ее убедительным выбором как для проектов в области солнечной энергетики коммунального масштаба, так и для распределенных солнечных приложений.

Гибкость и адаптивность тонкопленочных солнечных элементов CIGS способствуют их доминированию. В отличие от жестких кристаллических кремниевых ячеек, тонкопленочная технология CIGS может быть нанесена на гибкие и легкие подложки, что обеспечивает большую свободу дизайна и интеграцию в различные поверхности. Эта гибкость облегчает применение в интегрированных в здание фотоэлектрических элементах (BIPV), фасадах с солнечными батареями и даже изогнутых или нерегулярных структурах, расширяя сферу эффективного использования технологии CIGS.

Процесс производства тонкопленочных солнечных ячеек CIGS продемонстрировал масштабируемость, что позволяет осуществлять крупномасштабное производство с экономически эффективной экономией за счет масштаба. Потенциал конкурентоспособности по стоимости позиционирует CIGS как коммерчески жизнеспособный вариант, особенно с учетом того, что достижения в производственных технологиях продолжают снижать производственные затраты.

Инсайты по установке

Сетевой сегмент

Одним из основных факторов, способствующих доминированию сетевых установок, является бесшовная интеграция тонкопленочной солнечной технологии в существующую инфраструктуру электроснабжения. Сетевые системы обеспечивают прямой и непрерывный поток электроэнергии в коммунальную сеть, гарантируя стабильное и надежное электроснабжение. Эта интеграция способствует широкому внедрению тонкопленочных солнечных элементов в жилых, коммерческих и промышленных помещениях, поддерживая переход к более устойчивой и распределенной модели генерации энергии.

Сетевой сегмент особенно хорошо подходит для городской среды и регионов с устоявшимися коммунальными сетями, где вырабатываемая солнечная энергия может быть легко использована или распределена для удовлетворения местных потребностей в энергии. Доступность и надежность сетевых установок делают их привлекательным выбором для районов с высоким потреблением электроэнергии и взаимосвязанными сетями электроснабжения.

Сетевые установки соответствуют более широким целям достижения стабильности сети и решения проблемы прерывистости, связанной с возобновляемыми источниками энергии. Тонкопленочные солнечные элементы, будучи интегрированными в сетевые системы, способствуют более сбалансированному и надежному электроснабжению, помогая удовлетворять энергетические потребности сообществ и отраслей без перебоев.

Экономическая жизнеспособность сетевых установок также играет решающую роль в их доминировании. Правительства и коммунальные предприятия часто стимулируют интеграцию солнечной энергии в сеть с помощью льготных тарифов и других финансовых механизмов. Эти стимулы делают сетевые установки финансово привлекательными как для индивидуальных пользователей солнечных батарей, так и для крупномасштабных солнечных проектов, способствуя увеличению инвестиций и развертыванию тонкопленочной солнечной технологии.

Региональные идеи

Поддерживающая государственная политика и стимулы сыграли ключевую роль в содействии росту тонкопленочной солнечной индустрии в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Правительства таких стран, как Китай, Индия и Япония, внедрили целевые показатели возобновляемой энергии, льготные тарифы и финансовые стимулы для содействия внедрению солнечных технологий. Эта политика создает благоприятную среду для инвестиций и поощряет развертывание тонкопленочных солнечных элементов как в проектах коммунального масштаба, так и в распределенных солнечных установках.

Азиатско-Тихоокеанский регион испытал всплеск спроса на энергию, вызванный быстрой урбанизацией, индустриализацией и ростом населения. Универсальность и гибкость тонкопленочной солнечной технологии делают ее пригодной для различных примененийот крупномасштабных солнечных ферм до установок на крышах и автономных решений. Адаптируемость тонкопленочных солнечных элементов к различным условиям окружающей среды делает их стратегическим выбором для удовлетворения энергетических потребностей динамичных и расширяющихся рынков Азиатско-Тихоокеанского региона.

Последние события

• В апреле 2023 года компания Ascent Solar Technologies приобрела оборудование Flisom AG в Цюрихе, создав новый источник дохода, утроив производственные мощности и расширив свое присутствие на международном уровне. Этот шаг согласуется с усилиями правительств Европы и Азии по увеличению производства солнечной энергии и внутренних производственных возможностей путем принятия законодательства.

Ключевые игроки рынка

• First Solar, Inc.
• Solar Frontier Europe GmbH
• Hanwha Corporation
• JA Solar Technology Co., Ltd.
• Canadian Solar Inc.
• Ascent Solar Technologies, Inc.
• Oxford Photovoltaics Ltd.
• Sharp Corporation
• Kaneka corporation
• 3M Company