量子ドット太陽電池市場 サイズと展望 2025-2033

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市場動向

世界の量子ドット太陽電池市場の推進力

再生可能エネルギーへの関心の高まり

世界中の政府、企業、消費者は、気候変動と闘い、化石燃料への依存を減らすために、再生可能エネルギー源に切り替えることの重要性を急速に理解しています。この要望により、持続可能なエネルギー技術の使用を奨励するための多額の投資と活動が行われてきました。多くの国が再生可能エネルギーの利用を促進するための規則を制定し、奨励金を提供しています。補助金、税額控除、有利な規制枠組みはすべて再生可能エネルギー分野の活性化に役立ち、量子ドット太陽電池などの新技術の新たな可能性を切り開きます。中国、米国、欧州は太陽光発電設置の上位市場の一つであり、事業規模のプロジェクト、住宅設備、商業展開が大きく貢献しています。

たとえば、EU は 2023 年に、2030 年までに拘束力のある再生可能エネルギー目標を少なくとも 42.5% に引き上げる改正規則を可決しました。この命令には、45％の目標を達成するために推定2.5％の増加も含まれている。いくつかの大企業が再生可能エネルギーに多大な貢献をしています。たとえば、Amazon は、当初の 2030 年の目標より 5 年早く、2025 年までに 100% 再生可能エネルギーを使用することを約束しました。アマゾンは、再生可能エネルギーの世界有数の企業購入者です。アマゾンは 2022 年に、11 か国で 133 の新規プロジェクトを通じて再生可能エネルギー容量を 8.3 ギガワット (GW) 増加しました。アマゾンはまた、自社の倉庫で水素を燃料とするフォークリフトを使用し、テレビや映画のセットの予告編でバッテリー発電機を使用しています。

さらに、世界中の政府が再生可能エネルギーの目標と政策を導入しています。たとえば、欧州連合は、持続可能でカーボンニュートラルな未来に向けて高い目標を設定しています。 EUのグリーンディールへの取り組みと、2050年までに世界初の気候中立大陸になるという目標は、新しい太陽光発電技術の開発と実装を可能にする環境を提供します。再生可能エネルギー、特に量子ドット太陽電池への関心の高まりは、環境への懸念、後押しとなる規制、科学の発展、経済見通し、市場動向に起因しています。世界のエネルギー情勢が変化するにつれ、持続可能な低炭素の未来への移行において太陽エネルギー技術はますます重要になると考えられます。その結果、量子ドット太陽電池市場の傾向は、予測期間を通じて上昇すると予測されます。

世界の量子ドット太陽電池市場の制約

コストとスケールアップの課題

量子ドットには、カドミウムベースの化合物などの比較的高価な成分が含まれる場合があります。これらのコンポーネントのコストにより、量子ドット太陽電池の全体コストが大幅に増加する可能性があります。 2022 年の米国の平均カドミウム価格は 1 キログラムあたり 3.30 ドルでした。現在の RoHS 基準によれば、量子ドットには最大 1,000 ppm のカドミウムを含めることができます。ただし、この例外は失効し、カドミウムは 100 ppm のみ許可されます。

さらに、Forbes によると、ソーラーパネルの価格は、ブランド、種類、システムバランスに応じて、4,500 米ドルから 36,000 米ドルの範囲です。 BOS には、操作に必要なすべての機器が含まれています。量子ドット (QD) の価格は、商業的には 1 グラムあたり 2,000 米ドルを超える場合があります。高品質の量子ドットの合成には高度で精密な手法が必要であり、製造コストが上昇します。サイズ、形状、組成の一貫性を達成することは最高のパフォーマンスを実現するために重要ですが、多くの場合、高度な製造手順が必要になります。合成プロセスが複雑なため、運用コストが増加し、大規模な製造効率が妨げられる可能性があります。

しかし、費用対効果と品質要件を維持しながら量子ドット太陽電池の出力を増やすには、大きな障害が生じます。より広範囲で一貫性と再現性のある生産物を得るには、生産プロセスを最適化し、品質管理手法を導入し、規模の経済を実現する必要があります。シリコンベースの太陽電池などの従来の太陽電池技術は、広く使用されるようになるにつれて規模の経済の恩恵を受けてきました。量子ドット太陽電池は、コスト効率の点で従来の技術と競争するには、スケーリングの問題を克服する必要があります。

世界的な量子ドット太陽電池市場の機会

新興市場と業界の成長

人口の増加、都市化、工業化は、世界のエネルギー消費の増加に貢献しています。特に新興市場では、著しい経済成長とエネルギー需要の増加が見られます。新興国の多くは、環境問題に取り組みながら増大するエネルギー需要に応えるために、再生可能エネルギー源に切り替えることの重要性を理解しています。この変化により、量子ドット太陽電池などの新しい太陽電池技術の可能性が開かれます。

さらに、インドは、太陽エネルギー容量の増加に対する強い要望を持つ成長市場の代表的な例です。 2023年11月の時点で、インドは12州にわたる合計容量37,490MWの50の太陽光発電所を制裁していた。インドの再生可能エネルギー導入容量は、2023年10月時点で132GWで、2025年3月までに170GWに増加すると見込まれています。新興市場における太陽光インフラプロジェクトへの投資は増加しています。これは、事業規模の太陽光発電所と分散型電源システムの両方に当てはまります。量子ドット太陽電池は高効率の可能性があるため、このような用途には魅力的かもしれません。インドの2024～25年度予算には、太陽光発電への取り組みへの予算割り当てが2023～24年度の47億5700万ルピーから110％増の1万ルピーになることが含まれている。この増加は、屋上太陽光発電計画に対する政府の取り組みを反映しています。

さらに、新興市場では、確立されたインフラストラクチャの制限なしに最先端テクノロジーの導入が許可されることがよくあります。量子ドット太陽電池は、比較的新しく斬新な技術として、これらの国で有利な市場を見つける可能性があります。量子ドット太陽電池は、その柔軟性と軽量構造により、発展途上市場におけるオフグリッド用途や地方の電化プログラムに最適です。これらの技術は、従来の電源が制限されている場所に長期的なエネルギー ソリューションを提供する可能性を秘めています。

分析

世界の量子ドット太陽電池市場は、種類と用途に基づいて分割されています。

市場はタイプによってさらに、金属 - 半導体接合太陽電池、ハイブリッドシリコン/QD フィルム (NCS) 太陽電池、PIN 構造太陽電池、および量子ドット増感太陽電池に分類されます。

量子ドット増感太陽電池は、予測期間中に市場を支配しました。量子ドット増感太陽電池は、量子ドットを使用して半導体、通常は二酸化チタン (TiO2) を増感します。量子ドットは光子を吸収して電子正孔対を生成し、これが半導体に注入されて光起電力プロセスが開始されます。このアーキテクチャにより、より広いスペクトルの光波長の使用が可能になります。量子ドットは増感剤として機能し、光エネルギーを捕捉して電力に変換する半導体の能力を高め、これらのセルを低照度環境で特に有用にします。

ハイブリッド シリコン/QD フィルム (NCS) 太陽電池は、古典的なシリコン太陽電池技術と量子ドットの薄膜、つまりナノクリスタル太陽電池 (NCS) を組み合わせたものです。このハイブリッド構造により、特に赤外線スペクトルにおける太陽光の吸収が向上します。シリコンは主な吸収体として機能し、量子ドット層が余分な波長を捕捉することで補完し、セルの全体的なパフォーマンスと効率を向上させます。

市場は用途によって商業、産業、住宅、公共事業に分かれます。

住宅用途には、住宅や集合住宅で量子ドット太陽電池を使用して家庭消費用の電力を生成することが含まれます。量子ドットソーラーパネルは、屋根材に組み込む場合でも、通常のパネルとして配置する場合でも、家庭にクリーンで再生可能なエネルギー源を提供します。家庭部門は、エネルギー生産の分散化に役立つ太陽光発電技術の利用を促進する上で重要です。太陽エネルギー産業協会（SEIA）によると、住宅用太陽光発電市場は2023年に5GW以上の設置が見込まれており、7年連続で過去最高の設置台数を記録している。 SEIAは、家庭用太陽光発電が2023年から2027年にかけて年間6,000～7,000メガワット増加すると予想している。家庭用電気料金の高騰と停電が需要を刺激し、カリフォルニア州のネットメーター規則の変更も影響している。

産業分野では、量子ドット太陽電池は製造プロセスや重要な産業施設向けにクリーン エネルギーを生成できます。エネルギー需要の高い産業は、量子ドット太陽電池をエネルギー システムに組み込むことで恩恵を受けることができます。この技術の高い効率性と拡張性により、従来の電力への依存を軽減しながら、再生可能エネルギー源を組み込んだ産業用途の実現可能な代替手段となります。

地域分析

アジア太平洋地域が世界市場を支配

世界の量子ドット太陽電池市場分析は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、中東およびアフリカ、ラテンアメリカで実施されます。

アジア太平洋地域は世界の量子ドット太陽電池市場の最も重要な株主であり、予測期間中に4.4%のCAGRで成長すると推定されています。この地域の経済見通しは堅調で活気に満ちています。この中には、豊富な天然資源と低い人件費が投資を惹きつける重要な製造拠点としての新興経済国も含まれています。 UNESCAPによると、アジア太平洋地域は2023年にグリーンフィールドFDIの40%を獲得する予定です。2023年1月から9月までに、この地域ではグリーンフィールドプロジェクトが2022年と比較して35%増加し、総額3,020億米ドルに達しました。南東部へのグリーンフィールド投資流入アジアも2023年までに843億ドルから1,205億ドルへと43%急増しました。建設は今後数年間で最も活発なセクターの1つとなり、世界経済の成長に大きく貢献すると考えられます。オックスフォード・エコノミクスによると、世界の建設ビジネスは、中国、米国、インドを筆頭に、8兆ドル増加すると予測されています。インドの建築市場も中国の２倍の成長が見込まれている。

さらに、インド政府は持続可能で包括的な都市を推進するスマートシティプログラムを立ち上げています。これは、量子ドット太陽電池の可能性が拡大していることを示しており、屋根や住宅に設置して太陽エネルギーを収集するためのソーラーパネルに使用できます。インドや中国などの国々での政府補助金の増額により、住宅やインフラへの需要の高まりに対応するため、建築セクターへの投資が促進されています。インドなどの国では、2022年までにすべての人に住宅を提供することを目的とした「プラダン・マントリ・アワス・ヨジャナ」などの政府支援制度が住宅建設業界の増加を引き起こし、市場の拡大をさらに推進している。

さらに、インド政府は多額の補助金を提供することで、農家に太陽熱温水ポンプの使用を奨励しています。目標は、従来の電気式給水ポンプをすべて太陽熱式給水ポンプに置き換えることで、これにより電力が大幅に節約されます。最後に、最近のオーストラリアの山火事、インドのサイクロン、日本の台風などの自然災害時に電力を生成および使用する能力が、量子ドット太陽電池市場の成長を推進します。

北米は、予測期間中に 4.7% の CAGR を示すと予想されます。北米は、量子ドット太陽電池などの太陽エネルギー技術の開発と使用の中心地となっています。北米市場に影響を与える要因には、政府の取り組み、研究開発活動、再生可能エネルギーの増加に対する地域の取り組みなどが含まれます。米国とカナダでは、再生可能エネルギー技術の導入を促進するために、連邦および州レベルのさまざまな奨励金、税額控除、資金調達制度が導入されており、量子ドット太陽電池の採用に有利な雰囲気が生まれています。たとえば、米国では 2024 年までに 420 万世帯が太陽光発電システムを導入すると予測されており、その結果、全米に 1 億 500 ～ 1 億 2,600 万枚の太陽光パネルが配備される可能性があります。

さらに、米国エネルギー情報局 (EIA) は、2024 年の太陽光発電の新規発電容量が 36.4 ギガワット (GW) になると予測しており、これは米国の電力業界における新規追加容量全体の 58% を占めます。 EIAはまた、1MW（交流）を超える太陽光発電プロジェクトが2024年までに約45GW設置されると予測しており、ウッド・マッケンジー氏は小規模太陽光発電は8GWと見積もっている。

欧州は再生可能エネルギーの推進と炭素排出削減の最前線に立ってきました。固定価格買取制度、再生可能エネルギー目標、二酸化炭素削減公約などの政府政策は、量子ドット太陽電池などの先進的な太陽電池技術を導入するための好ましい環境を作り出しています。

さらに、欧州連合 (EU) の量子技術フラッグシップは、量子ベースの技術の進歩を促進するための長期的な研究と革新の取り組みです。このプログラムは 2018 年に始まり、すべての EU 加盟国によって支援されています。欧州量子フラッグシップ プログラムは、量子ドットなどの量子技術の研究開発を奨励します。このプログラムは、量子ドット太陽電池などの量子技術の研究と商業化を加速するための欧州諸国間の協力を促進します。

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量子ドット太陽電池市場のトップ競合他社

1. Quantum Material Corporation
2. Natcore Technologies
3. QDsolar
4. Solterra Renewable Technologies
5. TFQD
6. Nanosys
7. NN-Labs
8. Ocean NanoTech
9. Avantama
10. Navillum Nanotechnologies
11. Crystalplex Corporation
12. QUANTUM SOLUTIONS
13. UbiQD
14. Fraunhofer IAP

最近の開発状況

• 2023年8月 - CdTe薄膜太陽電池メーカーのFirst Solarは、ニューメキシコ州に拠点を置くナノテクノロジー企業であるUbiQDと共同開発契約を締結し、蛍光量子ドット技術を太陽電池モジュールに組み込む協業を開始しました。
• 2023年9月 - Shoei Chemicalは、Nanosysから量子ドット事業を買収しました。