薄膜太陽光発電市場 サイズと展望 2025-2033

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薄膜太陽光発電市場の成長ドライバー

都市化とスペース制約

都市化の進展と太陽光発電設備の設置スペースの制約が相まって、コンパクトで省スペースな太陽光発電ソリューションの需要が高まっています。軽量でフレキシブルな特性を持つ薄膜PV技術は、屋上スペースが限られている、または不規則な形状をしている都市部に最適です。薄膜ソーラーパネルは、特にBIPVシステムにおいて、建物のファサード、窓、屋上にシームレスに統合できます。

世界の都市人口が増加するにつれ、限られたスペースと持続可能なエネルギーソリューションの必要性により、都市はますます多くの課題に直面しています。人口密度の高い都市部における従来の屋上太陽光発電設備は、屋上面積の狭さ、近隣の建物からの日陰、ゾーニング規制などの制約を受ける可能性があります。さらに、都市住民や企業は、美観と機能性を維持しながら、建築環境にシームレスに溶け込むエネルギーソリューションを求めています。国連は、世界の都市人口が2030年までに49億人に達し、世界人口の60%を占めると予測しています。また、2050年までに世界人口の68%が都市部に住むようになると予測しています。

さらに、スペースが限られた都市環境には、人口密度の高い市街地、建築保存が義務付けられている歴史地区、屋上へのアクセスが制限されている高層ビルなどが含まれます。薄膜PV技術は、その柔軟性、軽量設計、そして建物のファサード、窓、バルコニーなど様々な表面への統合性により、これらの用途において従来のシリコンベースの太陽光パネルよりも優れた性能を発揮します。

さらに、地方自治体や都市計画担当者は、温室効果ガスの排出量を削減し、エネルギーのレジリエンスを向上させ、より持続可能な都市を構築するために、再生可能エネルギー技術を都市インフラに組み込むことの重要性をますます認識しています。米国エネルギー省太陽エネルギー技術局（SETO）は、「米国薄膜太陽光発電の推進」のための資金提供機会を発表しました。この資金提供機会は、2つの主要な薄膜太陽光発電（PV）技術に関する研究開発および実証プロジェクトに3,600万米ドルを提供するものです。この資金提供によって提供されるプロジェクトは、2035年までに脱炭素化電力システムへの公平な移行を確実に実現し、太陽光発電を国のエネルギーグリッドに安全かつ堅牢かつ確実に統合することに貢献します。

市場の抑制要因

効率の制約

薄膜PV技術の進歩にもかかわらず、従来の結晶シリコン太陽電池は太陽光を電力に変換する効率において依然として優れています。薄膜太陽電池パネルは一般的に効率が低いため、特に設置スペースが限られており、最大のエネルギー出力が求められる用途では、競争力が制限される可能性があります。

国際エネルギー機関（IEA）によると、薄膜PVモジュールの平均効率は7%～18%です。しかし、薄膜太陽電池の効率は使用される半導体材料によって異なります。最初の薄膜PV技術であるアモルファスシリコンパネルの平均エネルギー変換効率は6%～8%です。一方、結晶シリコンセルは結晶格子状に接続されたシリコン原子で構成されており、光を電気に変換する効率が向上しています。

単結晶セルの実験室でのエネルギー変換効率は25%を超え、多結晶セルの効率は20%を超えます。標準的な試験条件下では、工業的に製造された太陽電池モジュールの効率は18%～22%の範囲です。この効率ギャップは、特に設置スペースの制約やエネルギー密度の要件が厳しい場合、薄膜PVシステムの全体的な性能と競争力に影響を及ぼす可能性があります。

さらに、薄膜PV技術の効率は、材料科学、デバイスエンジニアリング、製造プロセスの進歩によって向上しています。ペロブスカイト型太陽電池などの薄膜材料のブレークスルーは、将来的に効率を向上させ、結晶シリコン技術との性能ギャップを埋めることが期待されます。

主要な市場機会

エネルギー貯蔵およびスマートグリッドとの統合

薄膜PVシステムを、バッテリーなどのエネルギー貯蔵技術やスマートグリッドインフラと統合することで、エネルギー管理、グリッド安定性、デマンドレスポンス能力の向上の可能性が広がります。薄膜太陽電池パネルは、エネルギー貯蔵ソリューションと組み合わせることで、自給自足型のマイクログリッド、オフグリッド電力システム、ハイブリッド再生可能エネルギー設備を形成できます。 

国際エネルギー機関（IEA）によると、コストの低下、政策支援、再生可能エネルギーの統合拡大により、エネルギー貯蔵システムの世界的な導入は急速に拡大しています。国際エネルギー機関（IEA）によると、揚水発電を除く世界の総エネルギー貯蔵容量は、2030年までに1テラワット時を超えると予想されています。IEAのネットゼロシナリオによると、グリッドスケールのバッテリー貯蔵容量は2022年から2030年の間に35倍に増加し、約970GWに達すると予測されています。 2023年から2030年の間には、年間約120GWの新規発電容量が必要になると予想されます。

さらに、リチウムイオン電池、フロー電池、全固体電池などの電池技術の進歩により、大幅なコスト削減と性能向上が実現しています。ブルームバーグNEF（BNEF）の年次電池価格調査によると、リチウムイオン電池の価格は2023年に14%下落し、1kWhあたり139米ドルとなりました。これは過去最低の水準で、2022年の1kWhあたり161米ドルから下落しています。リチウムイオン電池セルのコストも、1kWhあたり107米ドルと過去最低水準まで下落しました。このコスト削減により、薄膜PVシステムへのエネルギー貯蔵装置の統合がより経済的に実現可能となり、消費者と電力会社にとっての価値提案が向上します。

同様に、スマートインバーターまたはアドバンストインバーターとも呼ばれるグリッドインタラクティブインバーターは、太陽光発電システムと電力系統およびエネルギー貯蔵装置とのシームレスな統合を実現する上で不可欠です。これらのインバーターは、双方向の電力潮流、動的電圧調整、および電力系統支援機能を可能にし、電力系統の安定性と信頼性を向上させます。さらに、デマンドレスポンス、グリッドエッジ分析、リアルタイムモニタリングなどのスマートグリッド技術により、電力会社は電力系統運用の最適化、分散型エネルギー資源の管理、そして需給バランス調整における太陽光発電貯蔵システムを最大限に活用することが可能になります。

マテリアルインサイト

銅セグメントは、予測期間中に好調な業績が見込まれています。銅インジウムセレン化物と銅インジウムガリウムセレン化物（CIS/CIGS）は、市場の成長を牽引する可能性のある重要な製品です。銅は薄膜太陽光発電（PV）技術、特に銅インジウムガリウムセレン化物（CIGS）薄膜太陽電池の製造において標準材料となっています。CIGS薄膜技術は高い効率性を秘めており、低照度条件における優れた性能で知られています。

銅はCIGS太陽電池の吸収層に不可欠な材料であり、太陽光を吸収して光子を電気エネルギーに変換する役割を果たします。また、銅は優れた導電性も評価されており、太陽電池構造内で電荷を効率的に輸送することができます。薄膜PV技術における銅の使用は、建物一体型太陽光発電（BIPV）やポータブル電子機器など、様々な用途に適した軽量でフレキシブルなソーラーパネルの開発に役立ちます。

アルミニウムは、薄膜太陽光発電（PV）技術、特にアモルファスシリコン（a-Si）またはテルル化カドミウム（CdTe）半導体材料から製造される薄膜ソーラーパネルの製造において重要な材料です。アルミニウムは、薄膜技術においてパネルフレーム、バックシート、電気接続部の構築に広く使用され、構造的支持、電気絶縁、放熱の役割を果たします。

アルミニウムは軽量で耐腐食性に優れているため、薄膜ソーラーパネルの構造に最適な材料であり、設置が容易で、耐久性と長期的な信頼性を様々な環境条件下で実現します。さらに、アルミニウムの豊富さとリサイクル性は、薄膜PVシステムの持続可能性に貢献し、環境への影響を軽減し、再生可能エネルギーソリューションを推進するという業界の取り組みと一致しています。

タイプインサイト

有機薄膜太陽電池市場セグメントは、世界的に非常に好調です。有機薄膜太陽電池（OPV）は、ポリマーや低分子有機化合物などの有機半導体材料を用いて、太陽光を効率的に電気に変換します。これらの軽量で柔軟な材料は、低コストのロールツーロール製造技術を用いてフレキシブル基板に塗布できます。光電流生成にアクセプター型半導体有機材料を使用することは、堅調な市場パフォーマンスに大きく貢献しています。これにより、大量の太陽光を捕捉して電気に変換することができます。

無機薄膜太陽電池は、テルル化カドミウム（CdTe）、銅インジウムガリウムセレン化物（CIGS）、薄膜シリコンなど、様々な半導体材料を使用します。これらの材料は、真空蒸着技術によってガラスや金属などの基板上に堆積されます。無機太陽電池は有機薄膜太陽電池よりも効率が高く、公益事業規模の太陽光発電所や建物一体型アプリケーションで広く使用されています。特に、CdTeおよびCIGS薄膜技術は、大規模太陽光発電設備において高い効率と費用対効果を示しています。

エンドユースに関する洞察

世界市場において、商業セグメントは予測期間中に最も成長すると予想されています。薄膜PV技術の商業用途には、商業ビル、オフィスビル、ショッピングモール、その他の非住宅施設への太陽光発電設備が含まれます。商業用太陽光発電プロジェクトは通常、住宅用システムよりも大規模な設備であり、屋上ソーラーアレイ、ソーラーカーポート、または地上設置型ソーラーファームが含まれる場合があります。

薄膜ソーラーパネルは、費用対効果、設計の柔軟性、さまざまな建築材料や表面との適合性など、商業用途においていくつかの利点があります。商業用不動産の所有者や企業は、運用コストの削減、企業の社会的責任の実証、そして持続可能性目標の達成を目的として、太陽エネルギーへの投資を行っています。薄膜PV技術は、製造業、農業、輸送業、公共事業など、幅広い産業分野で利用されています。産業規模の太陽光発電設備には、大規模な屋上設置型アレイ、地上設置型太陽光発電ファーム、あるいは産業施設やインフラに統合された太陽光発電設備などが含まれます。薄膜ソーラーパネルは、産業ユーザーがエネルギー消費量を相殺し、二酸化炭素排出量を削減し、エネルギーレジリエンス（回復力）を高めることを可能にします。工場、倉庫、配送センターなどの産業施設では、太陽エネルギーを利用することで、運用コストの削減、エネルギー効率の向上、そして持続可能性目標の達成を実現できます。

地域別インサイト

アジア太平洋地域は、世界の薄膜太陽光発電市場において最大のシェアを占めており、予測期間中に年平均成長率（CAGR）8.9%で成長すると予測されています。アジア太平洋地域は、エネルギー消費の急増と、太陽光発電を主要な電源として電源ミックスに組み込むという政府の積極的な目標により、予測期間中に大幅な成長が見込まれています。中国は世界最大の太陽光発電市場の一つであり、2023年までに世界の太陽光発電設備容量の14%を占めると予想されています。

中国の太陽光発電容量は2023年に55%増加し、609GWを超えました。これには216GWの太陽光発電容量が含まれており、これは2022年に世界全体で設置される太陽光発電の総量に相当します。中国は2026年末までに1,000GWの太陽光発電を保有する可能性があります。中国は2020年に2060年までにカーボンニュートラルを達成すると発表し、再生可能エネルギーへの投資を奨励する強い政治的シグナルを発しました。今後予定されている大規模プロジェクトや支援政策、補助金といった要因により、アジア太平洋地域の薄膜太陽光発電市場は予測期間中に大幅に成長すると予想されています。

欧州の薄膜太陽光発電市場動向

欧州は予測期間中に9.2%の年平均成長率（CAGR）を示すと予測されています。ヨーロッパ地域は、多くの消費者におけるクリーンエネルギーの消費量の増加とエネルギー効率の向上、そして特にドイツ、フランス、英国における温室効果ガス排出削減対策の実施により、予測期間中に最も急速に成長する地域になると予想されています。

さらに、2023年にはヨーロッパの化石燃料発電量は19%減少し、石炭火力発電量は26%減少して過去最低水準となりました。これは、風力発電と太陽光発電が43%増加したことによるもので、化石燃料発電量の減少分の90TWhを占めています。2023年の電力需要が3.4%減少したことも排出量の削減に寄与し、化石燃料発電量の減少分の45%を占めており、最終的にはこの地域の市場成長を牽引するでしょう。欧州では、好ましい行政・組織政策と経験豊富な太陽光パネルメーカーの存在が、地域の産業展望にプラスの影響を与えると予想されています。

北米の薄膜太陽光発電市場動向

北米は、税制優遇措置や、費用対効果が高く効率的なシステム開発に向けた様々な研究開発イニシアチブにより、急速な成長が見込まれています。さらに、全米コミュニティソーラーパートナーシップ（National Community Solar Partnership）などの先進的な地域イニシアチブは、米国とカナダ全土における太陽光モジュールの普及促進を目指しています。主要な業界関係者や太陽光トラッカープロバイダーは、北米の戦略的地位を強化し、このセクターの成長に貢献しています。

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薄膜太陽光発電市場のトップ競合他社

1. First Solar
2. Kaneka Corporation
3. Ascent Solar Technologies
4. Oxford PV
5. Hanwha Q CELLS
6. Sharp Corporation
7. JA Solar Technology Co. Ltd
8. MiaSole
9. AVANCIS GmbH
10. Solbian

最近の進展

• 2024年1月 - First Solarは、Cleantech Solarとインドの製造施設への電力供給契約を締結しました。
• 2024年4月 - Sonyは、KANEKAの生分解性ポリマー「Green Planet」を大型テレビの緩衝材に採用しました。
• 2024年4月 -Oxford PVは、超低炭素太陽光発電アライアンスに加盟しました。