Die Perowskit-Solartechnologie wird bis 2030 29 % des globalen PV-Marktes ausmachen
Perowskit hat sich in den letzten zehn Jahren als neues und effizientes Solarzellenmaterial mit einer Leistungsumwandlungseffizienz von 25,7 % herauskristallisiert.
Photoaktive Perowskitmaterialien haben inhärente Vorteile, um hohe Leistungsumwandlungseffizienzen zu erreichen, wie lange Trägerdiffusionslängen, hohe Trägermobilität, niedrige Exzitonenbindungsenergien, hohe Absorptionskoeffizienten und Bandlückenabstimmbarkeit durch Austausch von Vorläuferkomponenten.
Ein weiterer wichtiger Vorteil dieser Materialien besteht darin, dass Filme durch Lösungsverfahren bei niedrigen Temperaturen abgeschieden werden können, die durch Hochdurchsatz-Rolle-zu-Rolle-Prozesse wirtschaftlich und effizient auf flexiblen Polymersubstraten hergestellt werden können.
Es wird erwartet, dass die Perowskit-Solartechnologie bis 2030 29 % des weltweiten PV-Marktes ausmachen wird.
Die Verwendung von Kunststofffolien bietet auch eine Reihe neuer Vorteile für PV-Produkte, bei denen nicht kostenbezogene Faktoren einen erheblichen Einfluss haben können, wie z. B. geringes Gewicht, hohe spezifische Leistung und einfache Integration mit verschiedenen Oberflächen.
Ein wichtiger Faktor, der Perowskit von ausgereiften PV-Technologien unterscheidet, ist die Möglichkeit einer hochgradigen Produktanpassung entsprechend den Kundenanforderungen in einer bestimmten Anwendung.Dies könnte eine längere Inkubationszeit der Technologie bei gleichzeitigem Markteintritt ermöglichen und so die Herausforderung eines groß angelegten Markteintritts erleichtern.
Ein Beispiel für ein kundenspezifisches flexibles Perowskit-Solarmodul ist unten abgebildet.
Perowskit-Solarzellen sind eine hervorragende Lösung für die Stromversorgung von Unterhaltungselektronik, insbesondere für das Ökosystem Internet der Dinge (IoT), in dem Milliarden von Sensorknoten mit dem Stromnetz verbunden sind.
Aktuelle Forschungstrends gehen in Richtung Low-Power-Geräte und -Protokolle, die den Energieverbrauch verbessern, um die Netzwerkabdeckung zu erhöhen, die Latenz zu reduzieren, Energieverluste zu minimieren und die Datenzuverlässigkeit zu verbessern.Der IoT-Markt wächst exponentiell und schafft ein riesiges Netzwerk vernetzter Geräte, darunter Smartphones, Küchengeräte, Industrieroboter, Gesundheitsgeräte oder vernetzte Autos.Ende 2020 gab es weltweit schätzungsweise 11,3 Milliarden vernetzte IoT-Geräte, eine Zahl, die bis 2025 auf 27 Milliarden anwachsen soll.
Zu beachten ist, dass viele IoT-Anwendungen keine kontinuierliche Datenübertragung erfordern.Ein üblicher Ansatz besteht darin, Daten zu sammeln und im Speicher zu speichern und die Pakete dann in kurzen Intervallen zu verteilen.Derzeit verwendet die überwiegende Mehrheit der drahtlosen Detektoren ohne Netz Batterien.Es gibt viele Batterieprodukte auf dem Markt;Ihre Kapazität und Lebensdauer sind jedoch immer limitierende Faktoren in der für die Datenübertragung zur Verfügung stehenden Reichweite und Frequenz.Außerdem müssen die zusätzlichen Wartungskosten für den regelmäßigen Batteriewechsel berücksichtigt werden.
Indoor-Photovoltaik (IPV), die Umgebungslicht einfängt und in Strom umwandelt, bietet eine vielversprechende Alternative zur Energieversorgung.
Damit dies kommerziell rentabel ist, muss eine PV-Zelle über ihre Lebensdauer mehr Energie liefern, als in einer typischen Zelle gespeichert ist, wie z. B. einer 1860-mWh-CR2450-Knopfzelle oder einer 3500-mWh-AA-Zelle.Außerdem sollte dies auf der kleinsten verfügbaren Fläche bereitgestellt werden, da die Hersteller versuchen, die Größe ihrer Produkte zu reduzieren.Daher ist eine hohe Leistungsdichte bei schlechten Lichtverhältnissen eine der wichtigsten Anforderungen für diese Anwendungen.Darüber hinaus ist häufig Flexibilität in Design und Form erforderlich, da die nahtlose Integration von Energy-Harvesting-Elementen eine häufige Anforderung an Produktdesigner ist.Aus Sicht der Zuverlässigkeitszertifizierung müssen Indoor-PV weniger strenge Tests bestehen;Die kürzlich formulierte IEC 63163 zielt darauf ab, dieses Problem anzugehen.
Solarzellen funktionieren ganz anders als bei der typischen Verwendung im Freien, wo die Lichtintensität typischerweise um mehrere Größenordnungen höher ist.Aus diesem Grund sind herkömmliche PV-Technologien wie C-SI für diese Anwendungen nicht geeignet.Perowskit mit einstellbarer Bandlücke und guten photoelektrischen Eigenschaften erwies sich als ideal für den Einsatz bei schwachem Licht mit hervorragenden Leistungsparametern.
Obwohl der IoT-Markt groß ist und schnell wächst, ist es nicht einfach, die beste Nutzung von Energy Harvesting zu bestimmen.Der Anwendungsfall definiert das Leistungsbudget, das vom Solarmodul bereitgestellt werden muss.Die Umgebung, in der das Gerät platziert wird, und die Abmessungen des Produkts definieren die Randbedingungen für die erzielbare Energie.Am wichtigsten ist, dass die Integration aus geschäftlicher Sicht sinnvoll ist, daher ist eine sorgfältige Kosten-Nutzen-Analyse unter Berücksichtigung der Umweltauswirkungen erforderlich.Um diese Probleme anzugehen, besteht der Ansatz von Saule darin, die größten und am schnellsten wachsenden Segmente von IoT-Anwendungen zu betrachten und sie nach Standort, Sektor, Gerätetyp und Wertversprechen zu kategorisieren.Tabelle 1 fasst einige der ermittelten Chancen zusammen.
Marktgröße und Wachstum sind sicherlich nicht die einzigen wichtigen Aspekte, die es zu berücksichtigen gilt.Aus Sicht des Herstellers ist es wegen der damit verbundenen zusätzlichen Risiken und Kosten wichtig, das Produkt mit möglichst wenig Anpassungen zu entwickeln.Darüber hinaus ist es sehr wichtig, wie das zusätzliche Energiebudget monetarisiert werden kann.Vor diesem Hintergrund scheinen elektronische Regaletiketten eine der attraktivsten Optionen zu sein.Ein Beispiel für das von Saule entwickelte elektronische Regaletikett (PESL) auf Perowskitbasis und die Pilotproduktionsanlage, die zur Herstellung des flexiblen Perowskit-PV verwendet wird, sind unten dargestellt.
Der globale Markt für intelligente Preisschilder wird voraussichtlich von 1,8 Milliarden USD im Jahr 2020 auf 7,1 Milliarden USD im Jahr 2026 mit einer kumulativen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 25,1 % wachsen.
Smart Price Tag-Technologie ist relativ neu auf dem Markt und wird von Einzelhändlern verschiedenen Implementierungstests unterzogen.Der Einsatz elektronischer Regaletiketten anstelle von Papierlösungen bietet bereits eine Reihe von Vorteilen.Zu den wichtigsten Punkten gehören die Reduzierung der Arbeitskosten und die Eliminierung menschlicher Fehler, da Preise Stock Keeping Units (SKUs) zugeordnet und automatisch aktualisiert werden können.Derzeit im Handel erhältliche elektronische Regaletiketten werden typischerweise unter Verwendung von elektronischem Papier angezeigt, was eine hervorragende Option zum Minimieren des Energiebedarfs solcher Geräte darstellt.
E-Paper benötigt Energie, nur um den Inhalt des Displays zu aktualisieren, was bedeutet, dass herkömmliches ESL ziemlich lange halten kann, solange sich der Preis des Artikels nicht ändert.Das typische Produkt auf dem heutigen Markt hat eine durchschnittliche Lebensdauer von fünf Jahren und aktualisiert seinen Preis 1 oder 2 Mal am Tag.
Man könnte meinen, dass dies für die meisten Zwecke ausreicht;Seit 2020 hat sich die Handelswelt jedoch in vielerlei Hinsicht verändert.E-Commerce war in den letzten zehn Jahren ein stetig wachsender Bereich;Doch insbesondere seit Ausbruch der Pandemie hat ihre Bedeutung deutlich zugenommen.
Mit dem Aufkommen neuer Technologien hat die Zunahme des Online-Shoppings traditionelle Einzelhändler noch stärker benachteiligt.Digitale Geschäfte können riesige Datenmengen über ihre Kunden und Einkaufsgewohnheiten sammeln, und sie können diese Informationen verwenden, um ihre Preise zu optimieren, sogar mehrmals am Tag, um maximale Rentabilität zu erzielen.Laut dem Preisforschungsunternehmen Profitero ändert der Online-Marktplatz-Riese Amazon alle 10 Minuten die Produktpreise.
Ein weiterer Faktor ist, dass Unterbrechungen in globalen Lieferketten dazu führen, dass Produkte weniger verfügbar sind – wodurch sich das Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage häufiger verschiebt.
Als i-Tüpfelchen hat die rekordhohe Inflation noch häufigere Preisänderungen angeheizt.Die jährliche durchschnittliche Inflationsrate im Euroraum lag im Juli 2022 bei 8,9 %, könnte aber bei unverarbeiteten Lebensmitteln bis zu 11,0 % und in den baltischen Staaten über 20 % betragen, berichtete Eurostat.
Diese Probleme werden für den stationären Handel immer schwieriger.Selbst wenn sie die gleiche Strategie zur Preisaktualisierung anwenden, können elektronische Regaletiketten schnell ihre Batteriekapazität entladen.Hier können durch PV-Zellen verbesserte Lösungen einen erheblichen Einfluss haben und es traditionellen Einzelhändlern ermöglichen, mit ihren digitalen Pendants zu konkurrieren.
Es wird erwartet, dass der Mehrwert der zusätzlich generierten Gewinne die zusätzlichen Kosten wie Solarzellen, Energiemanagementsysteme und die Verwendung erneuerbarer Batterien bei weitem überwiegt.Darüber hinaus sind E-Paper-Hersteller und Produktgrößen auf dem Markt gut positioniert, um die Profilgrößen von ESL zu definieren, mit der höchsten Nachfrage nach 1,54", 2.13", und 2,66"Anzeigegrößen.Die Produktion von mehreren Millionen Einheiten pro Jahr bedeutet eine stetige Nachfrage, und die angestrebte kleine PV-Zellgröße macht es einfach zu implementieren.Daher glauben die Autoren, dass es eine ausgezeichnete Wahl ist, um den Einstieg in den Perowskit-PV-Markt anzugehen.
