К 2030 году на долю перовскитных солнечных батарей будет приходиться 29% мирового рынка фотоэлектрических систем.
В последнее десятилетие перовскит стал новым и эффективным материалом для солнечных элементов с эффективностью преобразования энергии 25,7%.
Перовскитные фотоактивные материалы обладают неотъемлемыми преимуществами для достижения высокой эффективности преобразования энергии, такими как большие длины диффузии носителей, высокая подвижность носителей, низкие энергии связи экситонов, высокие коэффициенты поглощения и возможность настройки ширины запрещенной зоны путем замены компонентов-предшественников.
Еще одним важным преимуществом этих материалов является то, что пленки можно наносить растворными методами при низких температурах, которые можно экономично и эффективно производить на гибких полимерных подложках с помощью высокопроизводительных процессов рулонного производства.
Ожидается, что к 2030 году перовскитная солнечная технология превысит 29% мирового рынка фотоэлектрических систем.
Использование пластиковой фольги также обеспечивает новый набор преимуществ для фотоэлектрических продуктов, где факторы, не связанные с затратами, могут обеспечить значительное преимущество, такое как малый вес, высокая удельная мощность и простота интеграции с различными поверхностями.
Важным фактором, который отличает перовскит от зрелых фотоэлектрических технологий, является возможность высокого уровня настройки продукта в соответствии с потребностями клиента в конкретном приложении.Это может обеспечить более длительную инкубацию технологии при одновременном выходе на рынок, что облегчит задачу крупномасштабного выхода на рынок.
Пример индивидуального гибкого перовскитового солнечного модуля показан ниже.
Солнечные элементы на основе перовскита — отличное решение для питания бытовой электроники, особенно экосистемы Интернета вещей (IoT), где миллиарды сенсорных узлов подключены к энергосистеме.
Текущие тенденции исследований смещаются в сторону устройств и протоколов с низким энергопотреблением, которые улучшают энергетическую полезность для увеличения покрытия сети, уменьшения задержки, минимизации потерь энергии и повышения надежности данных.Рынок Интернета вещей растет в геометрической прогрессии, создавая обширную сеть подключенных устройств, включая смартфоны, кухонную технику, промышленных роботов, медицинские устройства или подключенные автомобили.К концу 2020 года во всем мире насчитывалось около 11,3 миллиарда подключенных IoT-устройств, а к 2025 году это число должно вырасти до 27 миллиардов.
Следует отметить, что многие IoT-приложения не требуют непрерывной передачи данных.Обычный подход заключается в сборе данных и сохранении их в памяти, а затем в распределении пакетов через короткие промежутки времени.В настоящее время в подавляющем большинстве автономных беспроводных детекторов используются батареи.На рынке есть много аккумуляторных продуктов;Однако их пропускная способность и срок службы всегда являются ограничивающими факторами в диапазоне и частоте, доступной для передачи данных.Кроме того, необходимо учитывать дополнительные расходы на техническое обслуживание, связанные с регулярной заменой батарей.
Внутренние фотогальваники (IPV), которые улавливают окружающий свет и преобразуют его в электричество, предлагают многообещающую альтернативу энергоснабжению.
Чтобы это было коммерчески жизнеспособным, фотоэлемент должен обеспечивать больше энергии в течение своего срока службы, чем хранится в типичном элементе, таком как кнопочный элемент CR2450 на 1860 мВтч или элемент AA на 3500 мВтч.Кроме того, это должно быть обеспечено в пределах наименьшей доступной площади, поскольку производители стремятся уменьшить размер своей продукции.Поэтому высокая плотность мощности в условиях низкой освещенности является одним из ключевых требований для этих приложений.Кроме того, часто требуется гибкость дизайна и формы, поскольку бесшовная интеграция элементов сбора энергии является общим требованием для разработчиков продуктов.С точки зрения сертификации надежности, фотоэлектрические системы для помещений должны проходить менее строгие испытания;Недавно сформулированный стандарт IEC 63163 направлен на решение этой проблемы.
Солнечные элементы работают совсем не так, как при обычном использовании на открытом воздухе, где интенсивность света обычно на несколько порядков выше.По этой причине традиционные фотоэлектрические технологии, такие как C-SI, не подходят для этих приложений.Перовскит с регулируемой шириной запрещенной зоны и хорошими фотоэлектрическими свойствами оказался идеальным для использования при слабом освещении с отличными рабочими характеристиками.
Несмотря на то, что рынок IoT велик и быстро растет, определить наилучшее использование сбора энергии непросто.Вариант использования определяет бюджет мощности, который должен быть обеспечен солнечным модулем.Среда, в которой находится устройство, и размеры продукта определяют граничные условия для энергии, которую можно собрать.Самое главное, интеграция должна иметь смысл с точки зрения бизнеса, поэтому требуется тщательный анализ затрат и выгод с учетом воздействия на окружающую среду.Чтобы решить эти проблемы, подход Сауле заключается в рассмотрении самых крупных и быстрорастущих сегментов IoT-приложений и их классификации по местоположению, сектору, типу устройства и ценностному предложению.В таблице 1 приведены некоторые из выявленных возможностей.
Размер рынка и рост, безусловно, не единственные важные аспекты, которые следует учитывать.С точки зрения производителя, важно разработать продукт с наименьшим количеством настроек из-за дополнительных рисков и затрат, связанных с этим.Кроме того, очень важно, как монетизировать дополнительный энергетический бюджет.Учитывая все это, электронные бирки для полок кажутся одним из самых привлекательных вариантов.Пример электронной полочной бирки на основе перовскита (PESL), разработанной Saule, и опытно-промышленная установка, используемая для производства гибкого перовскитного PV, показаны ниже.
Ожидается, что мировой рынок смарт-ценников вырастет с 1,8 млрд долларов США в 2020 году до 7,1 млрд долларов США в 2026 году при совокупном годовом темпе роста (CAGR) на уровне 25,1%.
Технология смарт-ценников является относительно новой для рынка и проходит различные тесты реализации розничными торговцами.Использование электронных ценников вместо бумажных решений уже дает ряд преимуществ.Ключевые моменты включают снижение затрат на рабочую силу и устранение человеческого фактора, поскольку цены могут быть назначены единицам складского учета (SKU) и автоматически обновлены.Имеющиеся в настоящее время в продаже электронные полочные бирки обычно отображаются с использованием электронной бумаги, что является отличным вариантом для минимизации энергопотребления таких устройств.
Электронная бумага требует энергии только для обновления содержимого дисплея, а это означает, что традиционный ESL может работать довольно долго, пока цена товара не изменится.Типичный продукт на рынке сегодня имеет средний срок службы пять лет и обновляет свою цену 1 или 2 раза в день.
Можно подумать, что этого достаточно для большинства целей;Однако с 2020 года мир розничной торговли во многом изменился.За последнее десятилетие электронная коммерция была неуклонно растущей областью;Однако, особенно после начала пандемии, его значение значительно возросло.
С появлением новых технологий рост онлайн-покупок поставил традиционных ритейлеров в еще более невыгодное положение.Цифровые магазины могут собирать огромные объемы данных о своих покупателях и покупательских привычках, и они могут использовать эту информацию для оптимизации своих цен, даже несколько раз в день, для достижения максимальной прибыльности.По данным аналитической компании Profitero, гигант онлайн-рынка Amazon меняет цены на товары каждые 10 минут.
Еще один фактор заключается в том, что сбои в глобальных цепочках поставок делают продукты менее доступными, что приводит к более частому смещению баланса между спросом и предложением.
Как вишенку на торте, рекордно высокая инфляция еще больше способствовала более частым изменениям цен.По данным Евростата, среднегодовой уровень инфляции в зоне евро в июле 2022 года составлял 8,9%, но он может достигать 11,0% для необработанных пищевых продуктов и более 20% в странах Балтии.
Обычным магазинам становится все труднее решать эти проблемы.Даже если они используют ту же стратегию для обновления цен, электронные ценники могут быстро разрядить их аккумулятор.Именно здесь усовершенствованные фотоэлементы могут оказать значительное влияние, позволяя традиционным розничным торговцам конкурировать со своими цифровыми аналогами.
Ожидается, что добавленная стоимость дополнительной полученной прибыли намного перевесит дополнительные затраты, включая солнечные батареи, системы управления питанием и использование возобновляемых батарей.Кроме того, производители электронной бумаги и размеры продуктов на рынке имеют хорошие возможности для определения размеров профиля ESL, при этом самый высокий спрос на 1,54", 2.13"и 2,66"размеры дисплея.Производство нескольких миллионов единиц в год означает стабильный спрос, а целевой небольшой размер фотоэлектрической ячейки упрощает реализацию.Поэтому авторы считают, что это отличный выбор для выхода на рынок перовскитных фотоэлектрических систем.
