حجم سوق الخلايا الشمسية لزرنيخيد الغاليوم (GaAs) وحصتها وتحليل الصناعة حسب النوع (الخلايا الشمسية أحادية الوصلة وخلايا زرنيخيد الغاليوم متعددة الوصلات الشمسية)، حسب التطبيق (الفضاء والأقمار الصناعية، الخلايا الكهروضوئية المركزة، والجيش والدفاع)، والتوقعات الإقليمية ، 2024-2032

رؤى السوق الرئيسية

توفر الخلايا الشمسية زرنيخيد الغاليوم كفاءة أكبر من بدائل السيليكون لأنها تتمتع بمقاومة أقل لحركة الإلكترون، مما يسمح للترانزستورات بالعمل عند ترددات 250 جيجا هرتز +. كما أن مقاومتها العالية للحرارة تسمح لها بالعمل لساعات أطول من السيليكون. تسمح خاصية فجوة النطاق المباشر أيضًا لخلايا زرنيخيد الغاليوم بامتصاص طاقة شمسية أكثر من خلايا السيليكون التي تحتوي على فجوة نطاق غير مباشرة.

• على سبيل المثال، تم استخدام الخلايا الشمسية زرنيخيد الغاليوم بدلاً من خلايا السيليكون في مختبر أبحاث القوات الجوية الأمريكية لاستكشاف الفضاء. حصلت شركة Alta Devices على عقد بقيمة 7.1 مليون دولار أمريكي لتوريدها. كما قبلت شركة Singulus Technologies عقدًا لتوريد الخلايا الشمسية غير المتجانسة المستندة إلى GaAs إلى الشركة المصنعة الرائدة لـ SILEX II لتحقيق كفاءة تحويل تزيد عن 26%.

إن الدوافع الرئيسية للطلب المتزايد على الخلايا الشمسية GaAs هي الكفاءة العالية والمتانة لزرنيخيد الغاليوم وزيادة اعتماد الطاقة الشمسية. كما ذكرنا أعلاه، فإن الكفاءة العالية والمتانة لزرنيخيد الغاليوم تجعل الخلايا الشمسية صديقة للبيئة واقتصادية على المدى الطويل. ويمكن للمادة أيضًا أن تتحمل كميات كبيرة من الإشعاع، مما يجعلها أكثر ملاءمة لاستكشاف الفضاء. الدافع الآخر، الذي يشكل زيادة اعتماد الطاقة الشمسية، ينبع من زيادة التركيز على الحد من انبعاثات الكربون على نطاق عالمي. نظرًا لأن GaAs هي التكنولوجيا الأكثر كفاءة حاليًا في هذا القطاع، فإن النمو في سوق الطاقة الشمسية سيزيد بشكل مباشر من معدل نمو سوق GaAs.

هناك أيضًا العديد من القيود والصعوبات في اعتماد GaAs على نطاق واسع. عدد قليل منها هو ارتفاع تكاليف التصنيع، والذي يرجع إلى تعقيد عملية الإنتاج، مما يتسبب في تصنيع خلية واحدة في ساعتين بأقصى سرعة، وندرة الغاليوم مقارنة بالسيليكون الموجود بشكل شائع وسمية الزرنيخ. الأمر الذي يثير أيضًا العديد من المخاوف البيئية.

تسببت جائحة كوفيد-19 في اضطرابات كبيرة في الخدمات اللوجستية وسلسلة التوريد على المستوى العالمي. ولذلك، تأثر توريد المواد النادرة مثل الغاليوم، والتي تتطلب شحنات واسعة النطاق عبر القارات، سلبًا. وتسبب هذا أيضًا في تأخير كبير في مشاريع الطاقة الشمسية، مما أدى إلى انخفاض الطلب على المنتجات. كما دفع انخفاض ميزانية المشاريع الشركات إلى اعتماد السيليكون لمحطات الطاقة الشمسية بدلاً من الخلايا الشمسية زرنيخيد الغاليوم، وهي أكثر تكلفة. يعد اعتماد خلايا GaAs اتجاهًا حديثًا يتطلب المزيد من البحث والتطوير. خفضت الشركات ميزانياتها وتسببت في مشاكل مالية، مما أعاق أيضًا الأنشطة البحثية المرتبطة بـ GaAs.

كإي إنسايتس

ويغطي التقرير الأفكار الرئيسية التالية:

• التطورات الحديثة في سوق الخلايا الشمسية زرنيخيد الغاليوم


• اتجاهات الصناعة الرئيسية


• المشهد التنظيمي لسوق الخلايا الشمسية زرنيخيد الغاليوم


• تطورات الصناعة الرئيسية (عمليات الدمج والاستحواذ والشراكات)


• تأثير كوفيد-19 على السوق

التقسيم

بواسطة يكتب

• الخلايا الشمسية GaAs أحادية الوصلة


• الخلايا الشمسية زرنيخيد الغاليوم متعددة الوصلات

عن طريق التطبيق

• الفضاء والأقمار الصناعية


• الخلايا الكهروضوئية المركزة


• العسكرية والدفاع

بواسطة الجغرافيا

• أمريكا الشمالية (الولايات المتحدة وكندا)


• أوروبا (المملكة المتحدة وألمانيا وفرنسا وإيطاليا وإسبانيا وروسيا وبقية أوروبا)


• آسيا والمحيط الهادئ (اليابان والصين والهند وأستراليا وجنوب شرق آسيا وبقية آسيا والمحيط الهادئ)


• أمريكا اللاتينية (المكسيك والبرازيل وبقية أمريكا اللاتينية)


• الشرق الأوسط وأفريقيا (جنوب أفريقيا، دول مجلس التعاون الخليجي، وبقية دول الشرق الأوسط وأفريقيا)

 

التحليل حسب النوع

استنادًا إلى النوع، يتم تقسيم السوق إلى خلايا GaAs أحادية الوصلة وخلايا شمسية زرنيخيد الغاليوم متعددة الوصلات. يهيمن قطاع الخلايا الشمسية زرنيخيد الغاليوم متعدد الوصلات على سوق الخلايا الشمسية GaAs. فيما يتعلق بالكفاءة النظرية، يمكن للخلايا الشمسية متعددة الوصلات أن تتفوق بشكل كبير على الخلايا الشمسية التقليدية أحادية الوصلة. وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية، تتمتع الخلايا الشمسية متعددة الوصلات ثلاثية الوصلات بكفاءة نظرية تزيد عن 45%، في حين تصل كفاءة الخلايا أحادية الوصلات إلى حوالي 33.5%. يمكن أن تؤدي إضافة المزيد من التقاطعات إلى تحسين الكفاءة بنسبة تزيد عن 70%. وبالمقارنة، فإن الألواح الشمسية الأكثر كفاءة المتاحة تبلغ كفاءتها حوالي 22٪.

عادةً ما يتم تصنيع الخلايا الشمسية GaAs أحادية الخلية باستخدام السيليكون باعتباره أشباه الموصلات، في حين تستخدم الخلايا الشمسية متعددة الليثيوم عادةً ثلاثة أشباه موصلات متميزة: زرنيخيد الغاليوم الإنديوم (InGaAs)، وفوسفيد الغاليوم الإنديوم (GaInP)، والجرمانيوم (Ge). تعد الخلايا الشمسية متعددة الوصلات تقنية مثيرة وواعدة يمكن أن تساعد في زيادة كفاءة الألواح الشمسية.

التحليل عن طريق التطبيق

بناءً على التطبيق، يتم تقسيم السوق إلى الفضاء والأقمار الصناعية، والخلايا الكهروضوئية المركزة، والعسكرية والدفاعية. تم استخدام خلايا GaAs في صناعة الفضاء منذ عام 1980، وتم وضعها على طبقات من الجرمانيوم، واستمر استخدامها حتى اليوم بسبب مقاومتها العالية للإشعاع. وقد تم استخدامه بشكل بارز في القمر الصناعي HS601 HP. تحاول الحكومات في جميع أنحاء العالم شحن المركبات الجوية بدون طيار بخلايا GaAs لزيادة مدة رحلتها. مركزة P.V. يتمتع بمزايا معدل التحويل المرتفع، ومساحة البطارية الصغيرة، وعدد أقل من المواد الاستهلاكية. تمثل الخلايا الشمسية زرنيخيد الغاليوم (GaAs) الكهروضوئية المركزة عالية الطاقة. الخلايا. إن الكفاءة العالية والمتانة للخلايا تجعلها مثالية للتطبيقات العسكرية مثل المركبات الجوية بدون طيار والسفن البحرية والمركبات العسكرية.

التحليل الإقليمي

تمت دراسة سوق الخلايا الشمسية زرنيخيد الغاليوم في جميع أنحاء أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا والمحيط الهادئ وأمريكا اللاتينية والشرق الأوسط وأفريقيا. الصين هي الدولة الكبرى التي تمتلك أغلبية الغاليوم على وجه الأرض. وفقًا لمركز الدراسات الاستراتيجية والدولية (CSIS)، قدمت شركة هواوي 2000 براءة اختراع لها، ولديها حصة كبيرة في سوق GaAs باعتبارها أحد الموردين الرئيسيين. دول مثل الولايات المتحدة، على الرغم من أنها لا تنتج زرنيخيد الغاليوم بنفسها، إلا أنها تستورد الكميات المطلوبة من دول أخرى مثل ألمانيا وكازاخستان وأوكرانيا. تقوم دول مثل اليابان بإعادة تدوير وتكرير الغاليوم عن طريق معالجة البوكسيت والخامات الأخرى. وقعت شركة السيارات العملاقة Audi AG وشركة تصنيع الطاقة الشمسية ذات الأغشية الرقيقة Hanergy، من خلال شركة Alta Devices التابعة لها في الولايات المتحدة، مذكرة تفاهم لتطوير وتجهيز سياراتهما الكهربائية بنظام شمسي مرن يعتمد على زرنيخيد الغاليوم الرقيق (GaAs) مدمج في النظام الشمسي. مجموعة منتجات السيارات الكهربائية المخطط لها.

تغطية اللاعبين الرئيسيين

وسيتضمن التقرير لمحات عن اللاعبين الرئيسيين مثل شركة Semiconductor Wafer Inc.، وFreiberger Compound Materials GmbH، وXiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd، وSumitomo Electric Industries, Ltd، وWafer Technology Ltd، وMTI Corporation، وAsur Space Solar Power GmbH.

التطورات الصناعية الرئيسية

• في يونيو 2022، تم تطوير خلية شمسية ثلاثية الوصلات في وزارة الطاقة الأمريكية، بكفاءة قياسية تبلغ 39.5% باستخدام مواد أشباه الموصلات III-V مثل زرنيخيد الغاليوم.


• في نوفمبر 2021، طورت الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا خلايا شمسية فائقة الكفاءة من حيث المواد عن طريق وضع أسلاك نانوية فوق ركيزة زرنيخيد الغاليوم وخلية شمسية تقليدية من السيليكون.


• في أكتوبر 2021، أنشأت مجموعة من علماء جامعة كامبريدج خلية GaAs رقيقة جدًا بسمك 80 نانومتر بكفاءة تتراوح بين 9.08% إلى 16%. ويمكن لهذا أن يشغل الطائرات الصغيرة بدون طيار، والأقمار الصناعية، وحتى الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية.


• في أبريل 2021، زودت شركة AXT Inc. أول رقائق زرنيخيد الغاليوم مقاس 8 بوصات لعملائها الرئيسيين باستخدام ركائز مشبعة بالسيليكون، مما يوفر كثافات حفر منخفضة حتى مع مساحة سطح أكبر لتحقيق أقصى قدر من الامتصاص.