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《薄膜光伏技术及市场-2022版

来源:雷火备用app下载 发布者:雷火竞技亚洲 时间:2022-09-12 17:35:53

  太阳能光伏技术的未来远不止硅,还有许多属于“薄膜”一类的替代材料。与传统硅光伏相比,这些薄膜光伏可以提供一系列独特优势,例如更高效的室内能量收集、更简单的制造以及更低的潜在成本。特别值得关注的机遇之一,是它们可以为越来越多的物联网设备提供电能。随着家居和零售电子产品日益智能化,这将成为一块迅速增长的市场。

  随着各国政府及产业竞相实现净零排放,全球能源脱碳正在迅速推进,光伏已经成为增长最快的技术之一。尽管硅光伏对于消费者来说价格经济、效率高,但其应用范围越来越受到其重量、尺寸、刚度以及复杂制造工艺的限制。薄膜光伏具有许多优势,可以克服硅光伏的种种局限,能够满足室内能量收集等许多新兴应用。

  过去几年,薄膜光伏市场份额一直稳定在光伏年产量的5%左右。不过,在未来10年,薄膜光伏市场预计将以10%的复合年增长率(CAGR)增长。首先,这些硅光伏的替代技术取得了改进,效率逐渐提高,制造工艺变得更经济、更精简;其次,打破传统硅光伏刚性、尺寸和重量问题的新应用正在开发中。这些应用包括建筑物集成光伏(BIPV),其光伏面板直接连接建筑物外立面。

  在许多用例中,薄膜光伏的重量可以比硅光伏轻90%,因此特别适用于重量是重要因素的应用,例如建筑外墙或薄弱结构等。某些类型的薄膜光伏还可以制成半透明状,这使得它们在美学上不那么突兀,非常适合部署于窗户等应用场景。

  其他新兴应用还包括小型自供电产品和物联网(IoT)领域,随着“智能”电子在日常生活中的普及,这些市场预计将在未来几年大幅增长。轻量化薄膜微型光伏可以为此类设备供电,成为安装电池或布线接电更经济、更持久的替代方案。

  许多智能家居或商业化设备(包含温度、湿度、运动和安全等各种传感器),在未来十年内将会变得越来越“智能”,能够将传感数据传输到云端以实现更强大的功能。这类物联网应用将为薄膜光伏带来巨大的市场机遇。

  目前,薄膜光伏市场以碲化镉(CdTe)为主,其次是硒化铜铟镓(CIGS)。CdTe在美国最为熟知,它已经占据公用事业规模光伏发电的40%。尽管对稀有元素碲的使用存在担忧,但在大力投资并已经开始实施回收和再循环计划之后,碲化镉有望保持其市场主导地位。

  另一方面,CIGS技术一直饱受商业失败的困扰,该技术最大的制造商已于2022年6月退出市场。预计在未来几年,CIGS将被钙钛矿光伏取代,后者是一项非常年轻且令人兴奋的技术,在短短几年内就显着提高了效率,其创纪录的效率已经可以比肩具有数十年研究历史的硅光伏。

  钙钛矿光伏非常适合户外高功率密度应用,室内能量收集,以及为小型电子设备供电。钙钛矿光伏不使用有毒或稀有材料,并且其制造基于溶液的沉积方法,非常适于规模化生产。尽管钙钛矿光伏具有上述这些优点,但长期耐久性问题,为其商业化带来了担忧。

  有机光伏是该领域的另一种竞争技术,已经在室外和室内应用中实现了小规模商业化。考虑到有机太阳能电池的寿命较短(通常为5年),它们更适合为短期使用的电子设备供电,而不是大面积的户外能量收集(预计需要持续超过15年)。因此,有机光伏的应用范围存在一定限制。

  此外,还有一种薄膜光伏技术被称为染料敏化太阳能电池(DSSC)。DSSC已经研究了几十年,不过其商业化直到近期才刚刚开始。现在,已经可以购买到由DSSC供电的无线耳机和智能头盔。阿迪达斯正在努力在未来将DSSC纳入自己的耳机产品线。与有机光伏类似,DSSC寿命不长,因此其应用范围也仅限于短期使用的电子产品。

  到2033年,薄膜光伏市场规模预计将增长到61亿美元。在此期间,碲化镉光伏预计将在屋顶和太阳能农场市场显著扩张,钙钛矿光伏的商业化将取得蓬勃发展。钙钛矿光伏正被开发用于大型户外装置,它还是一种非常有前景的室内能量收集技术,可以为小型电子设备和物联网设备提供能源。随着“智能化”技术的普及,这些市场将在未来几年迅速增长。

  随着这些技术的发展,带来了大量的创新和材料机遇。太阳能电池越来越多地在柔性金属箔和塑料膜上开发,它们的长期耐久性需要高质量的封装。材料优化以满足新兴应用和消费者需求,将为薄膜光伏技术带来令人兴奋的市场机遇。

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