Markt für Dünnschicht-Photovoltaik Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Der globale Markt für Dünnschicht-Photovoltaik wurde im Jahr 2023 auf 14,4 Milliarden USD geschätzt und soll bis 2032 30,8 Milliarden USD erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,8 % im Prognosezeitraum (2024–2032) entspricht. Regierungsinitiativen, die Einführung in Privathaushalte und Investitionen in erneuerbare Energien werden den Marktanteil der Dünnschicht-Photovoltaik wahrscheinlich steigern.

Dünnschicht-Photovoltaik (PV) ist eine Art Solarzellentechnologie, die Sonnenlicht in Elektrizität umwandelt. Im Gegensatz zu herkömmlichen kristallinen Silizium-Solarzellen, die dicke Siliziumschichten verwenden, verwenden Dünnschicht-PV-Zellen dünne Schichten aus Halbleitermaterialien, die auf Substraten wie Glas, Metall oder flexiblen Materialien aufgebracht werden.

Die Nationen verstärken kontinuierlich ihre Bemühungen, ihre CO2-Reduktionsziele zu erreichen und gleichzeitig ihren Energiebedarf zu decken. Infolgedessen steigt die Nachfrage nach Solarenergie über Dünnschicht-Solarmodule weltweit rasant an, insbesondere in Ländern wie Europa, und dies beeinflusst zweifellos die globale Weiterentwicklung des Dünnschichtmodulmarktes. Dünnschicht-Solarmodule sind auch einfacher zu installieren als normale Siliziummodule. Dies liegt daran, dass Dünnschicht-Solarmodule flexibler und leichter sind als normale Solarmodule, sodass sie in Bereichen eingesetzt werden können, in denen herkömmliche Silizium-Solarmodule nicht montiert werden können. Darüber hinaus werden Dünnschichtmodule unter Verwendung von Dünnschicht-Solarzellen hergestellt, die weitaus weniger Silizium enthalten, was im Vergleich zu herkömmlichen Solarmodulen zu selteneren Absonderungen während der Herstellung führt.

Andererseits benötigen Dünnschichtmodule mehr Fläche als andere Arten von Solar-PV-Modulen. Die Größe des Solarstromerzeugungssystems wirkt sich nachteilig auf die Kosteneffizienz von Dünnschicht-PV-Modultechnologien aus, da die Leistungsverluste der Module die aufgrund der geringeren Effizienz geringeren Installationskosten aufwiegen. Dieses Problem wiederum dürfte das Marktwachstum behindern.

Highlights

• Den größten Marktanteil nimmt dabei das Material Kupfer ein.
• Bio generiert den höchsten Umsatzanteil nach Art.
• Das kommerzielle Segment leistet durch die Endverbraucher einen bedeutenden Beitrag zum Markt.

Marktdynamik

Globale Markttreiber für Dünnschicht-Photovoltaik:

Urbanisierung und Platzmangel

Der wachsende Trend zur Urbanisierung in Verbindung mit begrenztem Platz für Solaranlagen hat die Nachfrage nach kompakten und platzsparenden Solarlösungen erhöht. Die Dünnschicht-PV-Technologie ist mit ihren leichten und flexiblen Eigenschaften ideal für städtische Gebiete, in denen die Dachfläche begrenzt oder unregelmäßig geformt ist. Dünnschicht-Solarmodule können nahtlos in Gebäudefassaden, Fenster und Dächer integriert werden, insbesondere für BIPV-Systeme.

Da die städtische Bevölkerung weltweit wächst, stehen Städte vor zunehmenden Herausforderungen aufgrund des begrenzten Platzes und des Bedarfs an nachhaltigen Energielösungen. Herkömmliche Solaranlagen auf Dächern in dicht besiedelten städtischen Gebieten können durch kleine Dachflächen, Schattenbildung durch benachbarte Gebäude und Zonenbeschränkungen eingeschränkt sein. Darüber hinaus suchen Stadtbewohner und Unternehmen nach Energielösungen, die sich nahtlos in ihre bebaute Umgebung einfügen und gleichzeitig Ästhetik und Funktionalität bewahren. Die Vereinten Nationen prognostizieren, dass die städtische Bevölkerung der Welt bis 2030 4,9 Milliarden erreichen wird, was 60 % der Weltbevölkerung entspricht. Bis 2050 werden laut Prognose der UN 68 % der Weltbevölkerung in Städten leben.

Darüber hinaus gibt es in städtischer Umgebung mit begrenztem Platzangebot dicht besiedelte Stadtzentren, historische Viertel mit Anforderungen an den Denkmalschutz und Hochhäuser mit eingeschränktem Zugang zu den Dächern. Die Dünnschicht-PV-Technologie übertrifft in diesen Anwendungen herkömmliche Solarmodule auf Siliziumbasis aufgrund ihrer Flexibilität, ihres leichten Designs und der Integration in verschiedene Oberflächen wie Gebäudefassaden, Fenster und Balkone.

Darüber hinaus erkennen Kommunalverwaltungen und Stadtplaner zunehmend die Bedeutung der Einbindung erneuerbarer Energietechnologien in die städtische Infrastruktur, um Treibhausgasemissionen zu reduzieren, die Energieresilienz zu verbessern und nachhaltigere Städte zu schaffen. Das Solar Energy Technologies Office (SETO) des US-Energieministeriums hat die Finanzierungsmöglichkeit „Advancing US Thin-Film Solar Photovoltaics“ angekündigt, die 36 Millionen USD für Forschungs-, Entwicklungs- und Demonstrationsprojekte zu zwei wichtigen Dünnschicht-Photovoltaiktechnologien (PV) bereitstellt. Die im Rahmen dieser Möglichkeit finanzierten Projekte werden dazu beitragen, einen gerechten Übergang zu einem dekarbonisierten Stromsystem bis 2035 sowie die sichere, robuste und zuverlässige Integration von Solarstrom in das nationale Stromnetz sicherzustellen.

Globale Marktbeschränkungen für Dünnschicht-Photovoltaik:

Effizienzbegrenzung

Trotz der Fortschritte in der Dünnschicht-PV-Technologie sind herkömmliche kristalline Silizium-Solarzellen bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität immer noch effizienter. Dünnschicht-Solarmodule haben in der Regel einen niedrigeren Wirkungsgrad, was ihre Wettbewerbsfähigkeit einschränken kann, insbesondere bei Anwendungen, bei denen der Platz begrenzt ist und eine maximale Energieausbeute entscheidend ist.

Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) haben Dünnschicht-PV-Module einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 7 bis 18 Prozent. Der Wirkungsgrad von Dünnschicht-Solarzellen hängt jedoch vom verwendeten Halbleitermaterial ab. Amorphe Siliziumplatten, die erste Dünnschicht-PV-Technologie, haben einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 6 bis 8 Prozent. Kristalline Siliziumzellen bestehen dagegen aus Siliziumatomen, die in einem Kristallgitter verbunden sind, wodurch die Umwandlung von Licht in Elektrizität effizienter wird. Einkristalline Zellen haben im Labor Wirkungsgrade von über 25 Prozent, während multikristalline Zellen Wirkungsgrade von über 20 Prozent aufweisen. Unter Standardtestbedingungen liegen die Wirkungsgrade industriell hergestellter Solarmodule zwischen 18 und 22 Prozent. Diese Effizienzlücke kann die Gesamtleistung und Wettbewerbsfähigkeit von Dünnschicht-PV-Systemen beeinträchtigen, insbesondere in Fällen, in denen Platzbeschränkungen oder Anforderungen an die Energiedichte kritisch sind.

Darüber hinaus wird die Effizienz der Dünnschicht-PV-Technologie durch Fortschritte in den Bereichen Materialwissenschaft, Gerätetechnik und Herstellungsverfahren verbessert. Durchbrüche bei Dünnschichtmaterialien wie Solarzellen auf Perowskitbasis versprechen eine Steigerung der Effizienz und eine Schließung der Leistungslücke zur kristallinen Siliziumtechnologie in der Zukunft.

Globale Marktchance für Dünnschicht-Photovoltaik:

Integration mit Energiespeicherung und Smart Grid

Die Integration von Dünnschicht-PV-Systemen mit Energiespeichertechnologien wie Batterien und Smart-Grid-Infrastrukturen eröffnet Möglichkeiten für ein verbessertes Energiemanagement, eine bessere Netzstabilität und eine bessere Nachfragesteuerung. Dünnschicht-Solarmodule können mit Energiespeicherlösungen kombiniert werden, um autarke Mikronetze, netzunabhängige Stromversorgungssysteme und hybride Anlagen für erneuerbare Energien zu bilden.

Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) nimmt der weltweite Einsatz von Energiespeichersystemen aufgrund niedrigerer Kosten, politischer Unterstützung und einer stärkeren Integration erneuerbarer Energien rasant zu. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) wird die weltweite Gesamtkapazität an Energiespeichern (ohne Pumpspeicher) bis 2030 voraussichtlich eine Terawattstunde überschreiten. Laut dem Net Zero Scenario der IEA wird sich die netzweite Batteriespeicherkapazität zwischen 2022 und 2030 um das 35-fache erhöhen und fast 970 GW erreichen. Zwischen 2023 und 2030 wären jährlich fast 120 GW an neuer Kapazität erforderlich.

Darüber hinaus haben Fortschritte bei Batterietechnologien wie Lithium-Ionen-, Durchfluss- und Festkörperbatterien zu erheblichen Kosteneinsparungen und Leistungssteigerungen geführt. Laut der jährlichen Batteriepreisumfrage von BloombergNEF (BNEF) sanken die Preise für Lithium-Ionen-Batterien im Jahr 2023 um 14 % auf 139 USD pro kWh. Dies ist ein Rekordtief, das von 161 USD pro kWh im Jahr 2022 abweicht. Auch die Kosten für Lithium-Ionen-Batteriezellen sind auf ein historisches Tief von 107 USD pro kWh gesunken. Diese Kostensenkung macht die Integration von Energiespeichern in Dünnschicht-PV-Systeme wirtschaftlicher und erhöht deren Wertversprechen für Verbraucher und Versorgungsunternehmen.

Ebenso sind netzinteraktive Wechselrichter, auch als intelligente oder fortschrittliche Wechselrichter bekannt, von entscheidender Bedeutung für die nahtlose Integration von Photovoltaiksystemen in das Stromnetz und in Energiespeichergeräte. Diese Wechselrichter ermöglichen bidirektionalen Stromfluss, dynamische Spannungsregelung und Netzunterstützungsfunktionen, wodurch die Stabilität und Zuverlässigkeit des Netzes erhöht wird. Darüber hinaus ermöglichen Smart-Grid-Technologien wie Demand Response, Grid-Edge-Analyse und Echtzeitüberwachung den Versorgungsunternehmen, den Netzbetrieb zu optimieren, verteilte Energieressourcen zu verwalten und Solarspeichersysteme voll auszunutzen, um Angebot und Nachfrage auszugleichen.

Regionalanalyse

Asien-Pazifik dominiert den Weltmarkt

Die globale Marktanalyse für Dünnschicht-Photovoltaik wird in Nordamerika, Europa, im asiatisch-pazifischen Raum, im Nahen Osten und Afrika sowie in Lateinamerika durchgeführt.

Der asiatisch-pazifische Raum ist der weltweit bedeutendste Anteilseigner am Dünnschicht-Photovoltaikmarkt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 8,9 % jährlich wachsen. Aufgrund des rasch steigenden Energieverbrauchs und der positiven Regierungsziele, Solarenergie als wichtige Quelle in den Stromerzeugungsmix einzubeziehen, wird für den asiatisch-pazifischen Raum im Prognosezeitraum ein deutliches Wachstum erwartet. China ist einer der weltweit größten Solar-PV-Märkte und wird bis 2023 14 % der weltweit installierten Solar-PV-Kapazität ausmachen. Chinas Solarstromkapazität ist im Jahr 2023 um 55 % gewachsen und hat 609 GW überschritten. Darin enthalten sind 216 GW Solar-PV-Kapazität, was der gesamten weltweit im Jahr 2022 installierten Solar-PV-Kapazität entspricht. China könnte bis Ende 2026 über 1.000 GW Solarstrom verfügen. Chinas Ankündigung aus dem Jahr 2020, bis 2060 CO2-neutral zu werden, war ein starkes politisches Signal zur Förderung von Investitionen in erneuerbare Energien. Aufgrund von Faktoren wie dem bevorstehenden Großprojekt sowie unterstützenden politischen Maßnahmen und Subventionen dürfte der Markt für Dünnschicht-Photovoltaik im asiatisch-pazifischen Raum im Prognosezeitraum deutlich wachsen.

Für Europa wird für den Prognosezeitraum ein durchschnittliches jährliches Wachstum von 9,2 % erwartet. Die Region Europa dürfte im Prognosezeitraum die am schnellsten wachsende Region sein, was auf den steigenden Verbrauch sauberer Energie und die zunehmende Energieeffizienz bei vielen Verbrauchern sowie die Umsetzung von Maßnahmen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen, insbesondere in Deutschland, Frankreich und Großbritannien, zurückzuführen ist.

Darüber hinaus sank die Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen in Europa im Jahr 2023 um 19 %, wobei die Stromerzeugung aus Kohle um 26 % auf den niedrigsten Stand aller Zeiten sank. Dies war auf einen Anstieg der Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie um 43 % zurückzuführen, der 90 TWh des Rückgangs der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen ausmachte. Der Rückgang der Stromnachfrage um 3,4 % im Jahr 2023 trug ebenfalls zur Emissionsreduzierung bei und machte 45 % des Rückgangs der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen aus, was letztendlich das Marktwachstum in der Region vorantreiben würde. In Europa dürften günstige Verwaltungs- und Organisationsrichtlinien sowie die Präsenz erfahrener Hersteller von Solarmodulen die regionalen Branchenaussichten verbessern.

In Nordamerika wird aufgrund von Steuererleichterungen und verschiedenen F&E-Initiativen zur Entwicklung kostengünstiger und effizienter Systeme ein schnelles Wachstum erwartet. Darüber hinaus zielen fortschrittliche regionale Initiativen wie die National Community Solar Partnership darauf ab, die Nutzung von Solarmodulen in den Vereinigten Staaten und Kanada zu fördern. Wichtige Akteure der Branche und Anbieter von Solartrackern stärken die strategische Position Nordamerikas und tragen zum Wachstum des Sektors bei.

Segmentanalyse

Der globale Markt für Dünnschicht-Photovoltaik ist nach Material, Typ und Anwendung segmentiert.

Der Markt ist nach Materialien weiter in Kupfer und Aluminium segmentiert.

Das Kupfersegment dürfte sich im Prognosezeitraum gut entwickeln. Kupferindiumdiselenid und Kupferindiumgalliumdiselenid (CIS/CIGS) sind wichtige Produkte, die das Marktwachstum vorantreiben könnten. Kupfer ist Standard in der Dünnschicht-Photovoltaik (PV)-Technologie, insbesondere bei der Herstellung von Kupferindiumgalliumdiselenid (CIGS)-Dünnschicht-Solarzellen. Die CIGS-Dünnschichttechnologie hat ein hohes Effizienzpotenzial und ist für ihre überlegene Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen bekannt. Kupfer ist ein wesentlicher Bestandteil der Absorberschicht von CIGS-Solarzellen, die dabei hilft, Sonnenlicht zu absorbieren und Photonen in elektrische Energie umzuwandeln. Kupfer wird auch wegen seiner Leitfähigkeit geschätzt, die einen effizienten Transport elektrischer Ladungen innerhalb der Solarzellenstruktur ermöglicht. Die Verwendung von Kupfer in der Dünnschicht-PV-Technologie hilft bei der Entwicklung leichter, flexibler Solarmodule, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind, darunter gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) und tragbare Elektronik.

Aluminium ist ein weiteres wichtiges Material, das in der Dünnschicht-Photovoltaik (PV)-Technologie verwendet wird, insbesondere bei der Herstellung von Dünnschicht-Solarmodulen aus amorphem Silizium (a-Si) oder Cadmiumtellurid (CdTe) als Halbleitermaterialien. Aluminium wird häufig für die Herstellung von Modulrahmen, Rückseitenfolie und elektrischen Verbindungen in Dünnschichttechnologien verwendet und sorgt für strukturelle Unterstützung, elektrische Isolierung und Wärmeableitung. Das geringe Gewicht und die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium machen es zu einem hervorragenden Material für die Herstellung von Dünnschicht-Solarmodulen. Es ermöglicht eine einfache Installation, Haltbarkeit und langfristige Zuverlässigkeit unter verschiedenen Umweltbedingungen. Darüber hinaus tragen die Fülle und Recyclingfähigkeit von Aluminium zur Nachhaltigkeit von Dünnschicht-PV-Systemen bei, was im Einklang mit dem Engagement der Branche steht, die Umweltbelastung zu reduzieren und Lösungen für erneuerbare Energien zu fördern.

Je nach Typ ist der Markt in organische und anorganische Stoffe fragmentiert.

Das organische Marktsegment entwickelt sich weltweit außergewöhnlich gut. Organische Dünnschicht-Photovoltaik (OPV) basiert auf organischen Halbleitermaterialien wie Polymeren oder kleinen organischen Molekülen, um Sonnenlicht effizient in Elektrizität umzuwandeln. Diese leichten und flexiblen Materialien können mithilfe kostengünstiger Roll-to-Roll-Herstellungsverfahren auf flexible Substrate aufgebracht werden. Die Verwendung von halbleitenden organischen Akzeptormaterialien zur Erzeugung von Fotostrom trägt wesentlich zur soliden Marktentwicklung bei. Dadurch kann eine große Menge Sonnenlicht eingefangen und in Elektrizität umgewandelt werden.

Anorganische Dünnschicht-Photovoltaik verwendet verschiedene Halbleitermaterialien wie Cadmiumtellurid (CdTe), Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) und Dünnschicht-Silizium. Diese Materialien werden mittels Vakuumabscheidung auf Substrate wie Glas oder Metall aufgebracht. Anorganische Solarzellen sind effizienter als organische Dünnschichtzellen und werden häufig in Solarparks im Versorgungsmaßstab und in gebäudeintegrierten Anwendungen eingesetzt. Insbesondere CdTe- und CIGS-Dünnschichttechnologien haben in großflächigen Solaranlagen eine hohe Effizienz und Kosteneffizienz gezeigt.

Der Markt kann je nach Endverbrauch weiter in die Bereiche Wohnen, Gewerbe und Industrie unterteilt werden.

Das kommerzielle Segment des globalen Marktes wird im Prognosezeitraum voraussichtlich am stärksten wachsen. Zu den kommerziellen Anwendungen der Dünnschicht-PV-Technologie gehören Solaranlagen auf Geschäftsgebäuden, Bürokomplexen, Einkaufszentren und anderen nicht zu Wohnzwecken genutzten Immobilien. Kommerzielle Solarprojekte sind in der Regel größer angelegt als Wohnanlagen und können Solaranlagen auf Dächern, Solarcarports oder bodenmontierte Solarparks umfassen. Dünnschicht-Solarmodule bieten für kommerzielle Anwendungen mehrere Vorteile, darunter Kosteneffizienz, Designflexibilität und Kompatibilität mit verschiedenen Baumaterialien und Oberflächen. Eigentümer und Unternehmen gewerblicher Immobilien investieren in Solarenergie, um die Betriebskosten zu senken, soziale Verantwortung zu zeigen und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Der Hauptgrund für die starke Leistung ist die Umsetzung unterstützender Richtlinien und Initiativen durch verschiedene nationale Regierungen.

Die Dünnschicht-PV-Technologie findet in zahlreichen industriellen Anwendungen Anwendung, beispielsweise in der Fertigung, Landwirtschaft, im Transportwesen und in der Energieversorgung. Solaranlagen im industriellen Maßstab können große Dachanlagen, bodenmontierte Solarparks oder in Industrieanlagen und Infrastruktur integrierte Solaranlagen umfassen. Dünnschicht-Solarmodule ermöglichen es industriellen Anwendern, ihren Energieverbrauch auszugleichen, den CO2-Ausstoß zu reduzieren und die Energieresilienz zu erhöhen. Industrieanlagen wie Fabriken, Lagerhäuser und Vertriebszentren können Solarenergie nutzen, um Betriebskosten zu senken, die Energieeffizienz zu steigern und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

jüngsten Entwicklungen

• Januar 2024 – First Solar unterzeichnete einen Stromabnahmevertrag mit Cleantech Solar zur Stromversorgung seiner Produktionsstätte in Indien.
• April 2024 – Sony verwendet KANEKA Biodegradable Polymer Green Planet™ als Polstermaterial für seine Großbildfernseher.
• April 2024 – Oxford PV tritt der Ultra Low-Carbon Solar Alliance bei.