Marktgröße, Anteil und Branchenanalyse für Galliumarsenid (GaAs)-Solarzellen nach Typ (Single-Junction-GaAs-Solarzellen und Multijunction-Galliumarsenid-Solarzellen), nach Anwendung (Weltraum und Satellit, konzentrierte Photovoltaik sowie Militär und Verteidigung) und regionaler Prognose , 2024-2032

Galliumarsenid-Solarzellen bieten eine höhere Effizienz als ihre Silizium-Alternativen, da sie einen geringeren Elektronenmobilitätswiderstand aufweisen, sodass die Transistoren bei Frequenzen von 250 GHz+ funktionieren können. Seine hohe Hitzebeständigkeit ermöglicht außerdem eine längere Betriebsdauer als Silizium. Die Eigenschaft der direkten Bandlücke ermöglicht es Galliumarsenid-Zellen außerdem, mehr Sonnenenergie zu absorbieren als Siliziumzellen mit indirekter Bandlücke.

• Zum Beispiel wurden im US Air Force Research Laboratory für die Weltraumforschung Galliumarsenid-Solarzellen anstelle von Siliziumzellen verwendet. Alta Devices hat für die Lieferung einen Vertrag über 7,1 Millionen US-Dollar erhalten. Singulus Technologies hat außerdem einen Vertrag zur Lieferung seiner GaAs-basierten Heterojunction-Solarzellen an den führenden SILEX II-Hersteller mit einem Umwandlungswirkungsgrad von mehr als 26 % angenommen.

Die Haupttreiber für die wachsende Nachfrage nach GaAs-Solarzellen sind die hohe Effizienz und Haltbarkeit von Galliumarsenid sowie die zunehmende Nutzung der Solarenergie. Wie oben erwähnt, machen die hohe Effizienz und Haltbarkeit von Galliumarsenid Solarzellen auf lange Sicht umweltfreundlich und wirtschaftlich. Das Material hält auch hohen Strahlungsmengen stand und eignet sich daher besser für Weltraumforschungen. Der andere Treiber, der zunehmende Einsatz von Solarenergie, ergibt sich aus der stärkeren Fokussierung auf die Reduzierung der CO2-Emissionen auf globaler Ebene. Da GaAs derzeit die effizienteste Technologie in diesem Sektor ist, wird das Wachstum im Solarmarkt die Wachstumsrate des GaAs-Marktes direkt erhöhen.

Es gibt auch viele Einschränkungen und Schwierigkeiten bei der Einführung von GaAs in großem Maßstab. Einige davon sind die hohen Herstellungskosten, die auf die Komplexität des Produktionsprozesses zurückzuführen sind, da eine Zelle bei maximaler Geschwindigkeit in zwei Stunden hergestellt werden kann, die Seltenheit von Gallium im Vergleich zum häufig vorkommenden Silizium und die Toxizität von Arsen was auch viele Umweltbedenken aufwirft.

Die COVID-19-Pandemie verursachte auf globaler Ebene erhebliche Störungen in der Logistik und der Lieferkette. Dadurch wurde die Versorgung mit seltenen Materialien wie Gallium, die umfangreiche interkontinentale Lieferungen erfordern, beeinträchtigt. Dies führte auch zu erheblichen Verzögerungen bei den Solarprojekten, was zu einem Rückgang der Produktnachfrage führte. Das reduzierte Budget der Projekte führte auch dazu, dass die Unternehmen Silizium für Solarkraftwerke anstelle der teureren Galliumarsenid-Solarzellen einsetzten. Der Einsatz von GaAs-Zellen ist ein aktueller Trend, der mehr Forschung und Entwicklung erfordert. Die Unternehmen kürzten ihre Budgets und verursachten finanzielle Probleme, was auch die mit GaAs verbundenen Forschungsaktivitäten behinderte.

KEY INSIGHTS

Der Bericht deckt die folgenden wichtigen Erkenntnisse ab:

• Neueste Fortschritte auf dem Markt für Galliumarsenid-Solarzellen


• Wichtige Branchentrends


• Regulierungslandschaft für den Markt für Galliumarsenid-Solarzellen


• Wichtige Branchenentwicklungen (Fusionen, Übernahmen und Partnerschaften)


• Auswirkungen von COVID-19 auf den Markt

SEGMENTIERUNG

ANALYSE NACH TYP

Je nach Typ ist der Markt in Single-Junction-GaAs- und Multijunction-Galliumarsenid-Solarzellen unterteilt. Das Segment der Galliumarsenid-Solarzellen mit mehreren Übergängen dominiert den Markt für GaAs-Solarzellen. Hinsichtlich der theoretischen Effizienz können Mehrfachsolarzellen herkömmliche Einzelsolarzellen deutlich übertreffen. Nach Angaben des US-Energieministeriums haben Dreischicht-Mehrfachsolarzellen einen theoretischen Wirkungsgrad von mehr als 45 %, während Einfachsolarzellen bei etwa 33,5 % liegen. Durch das Hinzufügen weiterer Kreuzungen kann die Effizienz um mehr als 70 % gesteigert werden. Im Vergleich dazu haben die effizientesten verfügbaren Solarmodule einen Wirkungsgrad von etwa 22 %.

Einzellige GaAs-Solarzellen werden typischerweise aus Silizium als Halbleiter hergestellt, während Multilithium-Solarzellen typischerweise drei verschiedene Halbleiter verwenden: Indiumgalliumarsenid (InGaAs), Galliumindiumphosphid (GaInP) und Germanium (Ge). Mehrfachsolarzellen sind eine spannende und vielversprechende Technologie, die dazu beitragen kann, die Effizienz von Solarmodulen zu steigern.

ANALYSE DURCH ANWENDUNG

Je nach Anwendung ist der Markt in Raumfahrt und Satellit, konzentrierte Photovoltaik sowie Militär und Verteidigung unterteilt. GaAs-Zellen werden seit 1980 in der Raumfahrtindustrie auf Germanium-Substrat geschichtet und aufgrund ihrer hohen Strahlungsbeständigkeit auch heute noch eingesetzt. Es wurde vor allem im Satelliten HS601 HP eingesetzt. Weltweit versuchen Regierungen, unbemannte Luftfahrzeuge mit GaAs-Zellen aufzuladen, um die Flugdauer zu verlängern. Konzentrierte P.V. hat die Vorteile einer hohen Umwandlungsrate, einer kleinen Batteriefläche und weniger Verbrauchsmaterialien. Galliumarsenid (GaAs)-Solarzellen stellen konzentrierte Hochleistungs-P.V. dar. Zellen. Die hohe Effizienz und Haltbarkeit der Zellen machen sie ideal für militärische Anwendungen wie unbemannte Luftfahrzeuge, Marineschiffe und Militärfahrzeuge.

REGIONALE ANALYSE

Der Markt für Galliumarsenid-Solarzellen wurde in Nordamerika, Europa, im asiatisch-pazifischen Raum, Lateinamerika sowie im Nahen Osten und in Afrika untersucht. China ist das größte Land mit dem größten Galliumvorkommen auf der Erde. Nach Angaben des Center for Strategic & International Studies (CSIS) hat Huawei 2000 Patente dafür angemeldet und hat als einer der Hauptlieferanten einen großen Anteil am GaAs-Markt. Länder wie die USA produzieren zwar selbst kein Galliumarsenid, importieren die nachgefragten Mengen jedoch aus anderen Ländern wie Deutschland, Kasachstan und der Ukraine. Länder wie Japan recyceln und raffinieren Gallium durch die Behandlung von Bauxit und anderen Erzen. Der Automobilriese Audi AG und der Dünnschicht-Solarhersteller Hanergy haben über seine US-Tochtergesellschaft Alta Devices eine Absichtserklärung zur Entwicklung und Ausstattung ihrer Elektrofahrzeuge mit einem flexiblen Dünnschicht-Solarsystem auf Galliumarsenid (GaAs)-Basis unterzeichnet, das in das System integriert ist Produktpalette der geplanten Elektrofahrzeuge.

WICHTIGSTE SPIELER ABGEDECKT

Der Bericht enthält die Profile wichtiger Akteure wie Semiconductor Wafer Inc., Freiberger Compound Materials GmbH, Xiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd, Sumitomo Electric Industries, Ltd, Wafer Technology Ltd, MTI Corporation und Asur Space Solar Power GmbH.

WICHTIGSTE ENTWICKLUNGEN IN DER BRANCHE

• Im Juni 2022 wurde im US-Energieministerium eine Triple-Junction-Solarzelle mit einem Rekordwirkungsgrad von 39,5 % unter Verwendung von III-V-Halbleitermaterialien wie Galliumarsenid entwickelt.


• Im November 2021 entwickelte die norwegische Universität für Wissenschaft und Technologie extrem materialeffiziente Solarzellen, indem sie Nanodrähte über einem Galliumarsenid-Substrat und einer herkömmlichen Silizium-Solarzelle platzierte.


• Im Oktober 2021 entwickelte eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität Cambridge eine 80 Nanometer dicke ultradünne GaAs-Zelle mit einem Wirkungsgrad von 9,08 % bis 16 %. Damit können kleine Drohnen, Satelliten und sogar Unterhaltungselektronik betrieben werden.


• Im April 2021 lieferte AXT Inc. seine ersten 8-Zoll-Galliumarsenid-Wafer an seine Großkunden mit siliziumdotierten Substraten, die trotz einer größeren Oberfläche für maximale Absorptionen eine geringe Ätzgrubendichte bieten.