Informe de análisis del tamaño, la cuota de mercado y las tendencias del telururo de cadmio por tipo (polvo, cristal), por aplicación (batería solar, semiconductores, equipos de laboratorio) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el período 2024-2032.

Factores de crecimiento

Creciente demanda de energía solar

La preocupación por el cambio climático, la seguridad energética y la contaminación atmosférica ha impulsado un cambio global hacia las energías renovables. La energía solar, en particular, está ganando popularidad debido a su abundancia, escalabilidad y bajo coste. Las instalaciones solares a gran escala, como las centrales solares industriales, se están generalizando. Gracias a su rentabilidad y eficiencia, estas iniciativas contribuyen a acelerar el uso de la tecnología solar de película delgada de CdTe. Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), la capacidad global de energía solar fotovoltaica (FV) aumentó a 1,6 teravatios (TW) en 2023, frente a los 1,2 TW de 2022. Este incremento se debió a la puesta en marcha de unos 446 gigavatios (GW) de nuevos sistemas fotovoltaicos, con unos 150 GW de módulos en inventarios globales.

Además, países como China, Estados Unidos, India y Europa tienen ambiciosos objetivos en materia de energías renovables, y la energía solar desempeña un papel importante.

• Por ejemplo, China es el mayor mercado solar del mundo, con ambiciosos objetivos de energías renovables e importantes inversiones en proyectos solares, incluidas instalaciones basadas en CdTe. El presidente chino Xi Jinping declaró en la Cumbre del Clima de las Naciones Unidas de 2020 que el país planea alcanzar una capacidad de 1200 gigavatios (GW) de energía solar y eólica para 2030. Según estimaciones de la CEC de enero de 2024, China habrá construido más de 1300 GW de energía eólica y solar para finales de ese año, superando su objetivo para 2030. Los analistas creen que China podría alcanzar los 1000 GW de energía solar para finales de 2026, contribuyendo así a los 11 000 GW de capacidad renovable necesarios a nivel mundial para cumplir con los objetivos del Acuerdo de París para 2030.

Como resultado, la creciente demanda de energía solar está impulsando el mercado del CdTe, ya que las células solares de película delgada de CdTe desempeñan un papel esencial para satisfacer la creciente demanda mundial de electricidad limpia y renovable.

Factores restrictivos

Preocupaciones ambientales y regulación

El cadmio, un elemento pesado presente en los paneles solares a base de CdTe, causa peligros ambientales a lo largo de su ciclo de vida, que incluye su producción, instalación, funcionamiento y eliminación. La manipulación, eliminación o reciclaje inadecuados de los materiales de CdTe pueden causar contaminación por cadmio en el suelo, el agua y el aire, contaminando potencialmente el medio ambiente y dañando los ecosistemas. La exposición al cadmio también se ha relacionado con diversos riesgos para la salud, como problemas respiratorios, daño renal, enfermedades óseas y ciertos tipos de cáncer. Los trabajadores que fabrican, instalan, mantienen y reciclan paneles solares a base de CdTe pueden experimentar riesgos para la salud laboral debido a la exposición al cadmio.

Además, gobiernos y organismos reguladores de todo el mundo han adoptado normativas, directrices y estándares para controlar el uso, las emisiones y los niveles de exposición al cadmio, con el fin de proteger la salud humana y el medio ambiente. La directiva de la Unión Europea sobre Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) limita el uso de cadmio en la fabricación de equipos eléctricos y electrónicos (EEE) comercializados en la UE. Esta normativa también limita la cantidad de cadmio en las baterías a 20 partes por millón (ppm), con excepción de las utilizadas en herramientas eléctricas portátiles, de emergencia o para uso médico.

Además, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) ha designado al cadmio como una sustancia peligrosa y ha establecido un nivel máximo de contaminación (MCL, por sus siglas en inglés).

• Por ejemplo, en 2018, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) investigó las emisiones de cadmio de la planta de fabricación de CdTe de First Solar en Ohio. El estudio identificó emisiones atmosféricas de cadmio que superaban los límites legales, lo que dio lugar a medidas coercitivas, actividades de participación comunitaria y medidas de remediación para abordar los problemas ambientales y proteger la salud pública.

Oportunidades de mercado

Avances tecnológicos

Los esfuerzos continuos de investigación y desarrollo se centran en mejorar la eficiencia y el rendimiento de las células solares basadas en CdTe. La ciencia de los materiales, el diseño de dispositivos y las innovaciones en los procesos de fabricación buscan mejorar la eficiencia de conversión de energía, la fiabilidad y la durabilidad de la tecnología CdTe. Además, la optimización de las características de las películas delgadas de CdTe, como el espesor, la composición, el tamaño de grano y la ingeniería de interfaces, es fundamental para potenciar el rendimiento y la fiabilidad de las células solares. Las técnicas avanzadas de caracterización, como la microscopía electrónica de transmisión (TEM), la microscopía electrónica de barrido (SEM) y la difracción de rayos X (XRD), permiten a los investigadores examinar la microestructura y las propiedades de las películas de CdTe a nanoescala y optimizar sus propiedades estructurales y electrónicas para mejorar el rendimiento de los dispositivos.

Según el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL), la tecnología solar de película delgada de CdTe ha mejorado constantemente su eficiencia de conversión de energía durante la última década. En mayo de 2024, los paneles solares comerciales tenían una eficiencia baja del 23%. Sin embargo, en marzo de 2023, los módulos basados ​​en CdTe se vendían con una eficiencia de hasta el 18,6%, mientras que la eficiencia de las células de laboratorio superaba el 22%. En marzo de 2024, First Solar anunció una eficiencia récord del 22,1% para células solares de CdTe. Estas mejoras en la eficiencia son resultado de los avances en la investigación de materiales, la ingeniería de dispositivos y las técnicas de producción.

Además, según el informe sobre energía solar fotovoltaica, esta podría representar el 11 % de la generación eléctrica mundial para 2050. Asimismo, el documento subraya la importancia de las inversiones en I+D, la colaboración entre la industria y las políticas de apoyo para impulsar la innovación y acelerar la implementación de tecnologías solares avanzadas que permitan satisfacer la demanda energética mundial y alcanzar los objetivos de sostenibilidad.

Perspectivas regionales

América del Norte es una región dominante con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 10,1%.

América del Norte es el principal actor del mercado global y se estima que crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 10,1% durante el período previsto. América del Norte representa la mayor cuota de ingresos (45%) en 2023. El negocio del telururo de cadmio (CdTe) en América del Norte se está expandiendo rápidamente, impulsado por la creciente concienciación sobre las energías renovables y las preocupaciones medioambientales. Estados Unidos, en particular, es un actor importante, y la tecnología del CdTe está ganando popularidad debido a su bajo coste y alta eficiencia.

• Por ejemplo, First Solar fabrica módulos de CdTe con una eficiencia del 16 % y un coste de fabricación inferior a 0,46 USD por vatio. Además, First Solar informó recientemente del desarrollo de un módulo fotovoltaico de película delgada con una eficiencia de área total del 18,2 %.

Además, según la Asociación de Industrias de Energía Solar (SEIA), el sector solar estadounidense instaló 32,4 gigavatios de capacidad de corriente continua (GWdc) en 2023, un 51 % más que en 2022. Este fue el año más exitoso del sector hasta la fecha, ya que la energía solar representó, por primera vez, más de la mitad de la nueva capacidad de generación eléctrica añadida a la red. Las políticas e incentivos gubernamentales son fundamentales para impulsar la adopción de la energía solar, en particular la tecnología CdTe, en Norteamérica. Los incentivos fiscales federales a la inversión (ITC), las normas estatales sobre energías renovables y los programas de contratación de servicios públicos apoyan el desarrollo de proyectos solares y el uso de paneles solares basados ​​en CdTe.

Asia Pacífico es la región de más rápido crecimiento.

Se prevé que la región de Asia-Pacífico experimente una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 10,9 % durante el período de pronóstico. Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), esta región ha concentrado la mayor parte de la capacidad solar fotovoltaica instalada a nivel mundial en los últimos años, liderada por China, India y Japón. Los gobiernos de la región apoyan activamente la energía solar como parte de sus iniciativas de energías renovables. Una tendencia significativa es el desarrollo de grandes parques solares de CdTe, tanto conectados a la red como aislados, para satisfacer la creciente demanda energética. Los avances tecnológicos y la reducción de los costos de instalación convierten a la tecnología CdTe en una opción atractiva. Además, el potencial solar de la región y la creciente demanda energética impulsan la importancia del CdTe en la transición energética renovable de Asia-Pacífico.

Se prevé que Europa experimente un desarrollo constante gracias al aumento de la energía solar fotovoltaica y al cumplimiento de los objetivos de reducción de la energía nuclear, especialmente en Alemania. La rápida expansión de las instalaciones de parques solares y las iniciativas gubernamentales son factores clave para el crecimiento del mercado europeo. Estos aspectos contribuyen significativamente a dicho crecimiento. Además, el compromiso de Alemania con las energías renovables, conocido como Energiewende (transición energética), demuestra la expansión del mercado europeo de CdTe. En abril de 2024, First Solar y el Centro Alemán de Investigación de Energía Solar e Hidrógeno de Baden-Württemberg (ZSW) acordaron colaborar en el análisis del rendimiento de los módulos de película delgada y la tecnología solar tándem de perovskita/película delgada.

Sin embargo, Alemania aún necesita trabajar para alcanzar sus objetivos de reducción de emisiones de carbono. A pesar de más de dos décadas de subvenciones gubernamentales, exenciones fiscales y mandatos de compra, algunos argumentan que la energía eólica y solar todavía representan una porción minúscula de la producción energética mundial.

Análisis segmentario

Por tipo

El mercado del telururo de cadmio en polvo representa una parte considerable del mercado mundial de este compuesto. El telururo de cadmio (CdTe) en polvo consiste en partículas finamente pulverizadas. El CdTe en polvo es un material precursor común para células solares de película delgada y otros dispositivos semiconductores. Entre sus características destacan su excelente pureza, una distribución uniforme del tamaño de partícula y la facilidad de deposición sobre sustratos mediante procesos como la pulverización catódica o la deposición química de vapor (CVD). La síntesis química, la precipitación y la molienda de bolas son algunos de los procesos utilizados para producir CdTe en polvo. Este material es esencial para la fabricación de dispositivos fotovoltaicos y componentes eléctricos basados ​​en CdTe debido a su versatilidad y compatibilidad con diversos métodos de deposición.

Se prevé que el sector de los cristales expanda el mercado lo más rápidamente posible. Los cristales de CdTe son formas monocristalinas o policristalinas de telururo de cadmio con formas y orientaciones cristalinas bien definidas. Los cristales de CdTe se generan utilizando las técnicas de Bridgman-Stockbarger, el método del calentador móvil (THM) y la congelación con gradiente vertical (VGF). El CdTe cristalino posee excelentes propiedades electrónicas, como alta movilidad de portadores, baja densidad de defectos y altos coeficientes de absorción óptica, lo que lo hace ideal para aplicaciones fotovoltaicas y optoelectrónicas de alto rendimiento. El telururo de cadmio en polvo se utiliza en semiconductores y baterías debido a su alta solubilidad en agua.

Mediante solicitud

El segmento de baterías solares tendrá la mayor cuota de mercado, un 40%, en 2023. Las células solares de telururo de cadmio (CdTe) se utilizan ampliamente en la industria solar fotovoltaica (FV) debido a su bajo coste y alta eficiencia de conversión de energía. Una tendencia destacable en esta aplicación es la búsqueda constante de mejorar la tecnología CdTe para aumentar la eficiencia y, al mismo tiempo, reducir los costes de producción. Este compromiso con la innovación consolida a las células solares de CdTe como una opción competitiva y a largo plazo para generar electricidad a partir de la luz solar.

Otra tendencia destacable en la industria del CdTe es la creciente integración de sistemas fotovoltaicos de CdTe en diversos proyectos. Estos incluyen instalaciones residenciales, comerciales y a gran escala, lo que contribuye significativamente a la expansión global de la capacidad de energía solar. Este uso generalizado demuestra la versatilidad y adaptabilidad de la tecnología CdTe, posicionándola como un elemento esencial en la transición actual hacia fuentes de energía renovables y soluciones de generación de energía sostenibles.

El CdTe es un semiconductor en varios dispositivos electrónicos y optoelectrónicos, incluidos transistores, diodos, fotodetectores y diodos emisores de luz (LED). El CdTe tiene cualidades eléctricas deseables en aplicaciones de semiconductores, como movilidad de electrones sólidos, una banda prohibida directa y buena absorción óptica. Los semiconductores de CdTe tienen telecomunicaciones, tecnología de la información,electrónica de consumoy aplicaciones de automatización industrial. Se utilizan en circuitos electrónicos, sensores, sistemas de imagen y componentes optoelectrónicos para el procesamiento de señales, la comunicación de datos, la detección y el control.