ستشكل تقنية بيروفسكايت للطاقة الشمسية 29٪ من السوق الكهروضوئية العالمية بحلول عام 2030
برز البيروفسكايت كمواد خلايا شمسية جديدة وفعالة في العقد الماضي ، مع كفاءة تحويل طاقة تبلغ 25.7٪
تتمتع المواد الفعالة ضوئيًا من البيروفسكايت بمزايا متأصلة لتحقيق كفاءات تحويل عالية للطاقة ، مثل أطوال انتشار الحامل الطويلة ، وحركة الناقل العالية ، وطاقات ربط الإكسيتون المنخفضة ، ومعاملات الامتصاص العالية ، وقابلية ضبط فجوة النطاق من خلال تبادل مكونات السلائف.
ميزة أخرى مهمة لهذه المواد هي أنه يمكن ترسيب الأفلام بواسطة طرق المحلول عند درجات حرارة منخفضة ، والتي يمكن إنتاجها اقتصاديًا وكفاءة على ركائز بوليمر مرنة من خلال عمليات لفة إلى لفة عالية الإنتاجية.
من المتوقع أن تتجاوز تكنولوجيا بيروفسكايت للطاقة الشمسية 29٪ من السوق الكهروضوئية العالمية بحلول عام 2030.
يوفر استخدام الرقائق البلاستيكية أيضًا مجموعة جديدة من المزايا للمنتجات الكهروضوئية ، حيث يمكن للعوامل غير المتعلقة بالتكلفة أن توفر نفوذًا كبيرًا ، مثل الوزن الخفيف والطاقة النوعية العالية وسهولة التكامل مع الأسطح المختلفة.
من العوامل المهمة التي تميز البيروفسكايت عن التقنيات الكهروضوئية الناضجة إمكانية وجود مستوى عالٍ من تخصيص المنتج ، بما يتماشى مع احتياجات العميل في تطبيق معين.قد يسمح هذا باحتضان أطول للتكنولوجيا مع دخول السوق في نفس الوقت ، وبالتالي يخفف من التحدي المتمثل في دخول السوق على نطاق واسع.
فيما يلي مثال على وحدة شمسية مرنة من مادة البيروفسكايت.
تعد خلايا Perovskite الشمسية حلاً ممتازًا لتشغيل الإلكترونيات الاستهلاكية ، وخاصة نظام إنترنت الأشياء (IoT) ، حيث يتم توصيل مليارات من عقد الاستشعار بشبكة الطاقة.
تتجه اتجاهات البحث الحالية نحو الأجهزة والبروتوكولات منخفضة الطاقة التي تعمل على تحسين مرافق الطاقة لزيادة تغطية الشبكة وتقليل زمن الوصول وتقليل فقد الطاقة وتحسين موثوقية البيانات.ينمو سوق iot بشكل كبير ، مما يؤدي إلى إنشاء شبكة واسعة من الأجهزة المتصلة ، بما في ذلك الهواتف الذكية أو أدوات المطبخ أو الروبوتات الصناعية أو أجهزة الرعاية الصحية أو السيارات المتصلة.بحلول نهاية عام 2020 ، كان هناك ما يقدر بـ 11.3 مليار جهاز متصل بالإنترنت في جميع أنحاء العالم ، وهو رقم يجب أن ينمو إلى 27 مليار بحلول عام 2025.
وتجدر الإشارة إلى أن العديد من تطبيقات iot لا تتطلب نقلًا مستمرًا للبيانات.تتمثل الطريقة الشائعة في جمع البيانات وتخزينها في الذاكرة ، ثم توزيع الحزم على فترات زمنية قصيرة.حاليًا ، تستخدم الغالبية العظمى من أجهزة الكشف اللاسلكية خارج الشبكة البطاريات.هناك الكثير من منتجات البطاريات في السوق ؛ومع ذلك ، فإن سعتها وعمرها هما دائمًا عوامل مقيدة في النطاق والتردد المتاحين لنقل البيانات.بالإضافة إلى ذلك ، يجب مراعاة تكلفة الصيانة الإضافية لاستبدال البطاريات بانتظام.
توفر الخلايا الكهروضوئية الداخلية (IPV) ، التي تلتقط الضوء المحيط وتحوله إلى كهرباء ، بديلاً واعدًا لإمدادات الطاقة.
لكي يكون هذا قابلاً للتطبيق تجاريًا ، تحتاج الخلية الكهروضوئية إلى توفير المزيد من الطاقة على مدار حياتها أكثر مما يتم تخزينه في خلية نموذجية ، مثل خلية زر CR2450 سعة 1860 ميجاوات في الساعة أو خلية AA بقوة 3500 ميجاوات في الساعة.أيضًا ، يجب توفير ذلك ضمن أصغر منطقة متاحة ، حيث يتطلع المصنعون إلى تقليل حجم منتجاتهم.لذلك ، تعد كثافة الطاقة العالية في ظروف الإضاءة المنخفضة أحد المتطلبات الرئيسية لهذه التطبيقات.بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تكون المرونة في التصميم والشكل مطلوبة ، حيث أن التكامل السلس لعناصر حصاد الطاقة هو مطلب شائع لمصممي المنتجات.من وجهة نظر شهادة الموثوقية ، تحتاج الكهروضوئية الداخلية إلى اجتياز اختبارات أقل صرامة ؛تهدف المواصفة IEC 63163 التي تمت صياغتها مؤخرًا إلى معالجة هذه المشكلة.
تعمل الخلايا الشمسية بشكل مختلف تمامًا عن الاستخدام الخارجي المعتاد ، حيث تكون شدة الضوء عادةً أعلى بعدة مرات.لهذا السبب ، فإن التقنيات الكهروضوئية التقليدية ، مثل C-SI ، ليست مناسبة لهذه التطبيقات.أثبت البيروفسكايت ذو فجوة الحزمة القابلة للتعديل والخصائص الكهروضوئية الجيدة أنه مثالي للاستخدام في الإضاءة المنخفضة مع معايير أداء ممتازة.
في حين أن سوق iot كبير وينمو بسرعة ، فإن تحديد أفضل استخدام لحصاد الطاقة ليس بالأمر السهل.ستحدد حالة الاستخدام ميزانية الطاقة التي يجب توفيرها بواسطة وحدة الطاقة الشمسية.تحدد البيئة التي يوضع فيها الجهاز وأبعاد المنتج الشروط الحدودية للطاقة التي يمكن حصادها.الأهم من ذلك ، يجب أن يكون التكامل منطقيًا من منظور الأعمال ، لذلك يلزم إجراء تحليل دقيق للتكلفة / الفائدة ، مع مراعاة التأثيرات البيئية.لمعالجة هذه المشكلات ، يتمثل نهج Saule في النظر إلى القطاعات الأكبر والأسرع نموًا من تطبيقات iot وتصنيفها حسب الموقع والقطاع ونوع الجهاز وعرض القيمة.يلخص الجدول 1 بعض الفرص المحددة.
من المؤكد أن حجم السوق ونموه ليسا الجوانب المهمة الوحيدة التي يجب مراعاتها.من وجهة نظر الشركة المصنعة ، من المهم تطوير المنتج بأقل قدر من التخصيص بسبب المخاطر والتكاليف الإضافية التي تأتي معه.بالإضافة إلى ذلك ، فإن كيفية تحقيق الدخل من ميزانية الطاقة الإضافية أمر مهم للغاية.مع وضع كل هذا في الاعتبار ، يبدو أن علامات الرف الإلكترونية هي واحدة من أكثر الخيارات جاذبية.فيما يلي مثال على علامة الرف الإلكترونية المستندة إلى البيروفسكايت (PESL) التي طورتها Saule ومرفق الإنتاج التجريبي المستخدم لتصنيع البيروفسكايت PV المرن.
من المتوقع أن ينمو السوق العالمي لعلامة الأسعار الذكية من 1.8 مليار دولار أمريكي في عام 2020 إلى 7.1 مليار دولار أمريكي في عام 2026 بمعدل نمو سنوي تراكمي (CAGR) يبلغ 25.1٪.
تعد تقنية علامة الأسعار الذكية جديدة نسبيًا في السوق وتخضع لاختبارات تنفيذ مختلفة من قبل تجار التجزئة.يوفر استخدام علامات الرف الإلكترونية بدلاً من الحلول الورقية بالفعل عددًا من المزايا.تشمل النقاط الرئيسية تقليل تكاليف العمالة والقضاء على الخطأ البشري ، حيث يمكن تخصيص الأسعار لوحدات حفظ المخزون (SKUs) وتحديثها تلقائيًا.عادةً ما يتم عرض علامات الأرفف الإلكترونية المتاحة تجارياً باستخدام الورق الإلكتروني ، وهو خيار ممتاز لتقليل متطلبات الطاقة لهذه الأجهزة.
يتطلب الورق الإلكتروني طاقة فقط لتحديث محتويات الشاشة ، مما يعني أن ESL التقليدي يمكن أن يستمر لفترة طويلة طالما أن سعر العنصر لا يتغير.يبلغ متوسط عمر المنتج المعتاد في السوق اليوم خمس سنوات ويتم تحديث سعره مرة أو مرتين في اليوم.
قد يعتقد المرء أن هذا كافٍ لمعظم الأغراض ؛منذ عام 2020 ، تغير عالم البيع بالتجزئة من نواح كثيرة.كانت التجارة الإلكترونية مجالًا متناميًا بشكل مطرد خلال العقد الماضي ؛ومع ذلك ، خاصة منذ تفشي الوباء ، زادت أهميته بشكل كبير.
مع ظهور التكنولوجيا الجديدة ، أدت الزيادة في التسوق عبر الإنترنت إلى وضع تجار التجزئة التقليديين في وضع غير مؤات.يمكن للمتاجر الرقمية جمع كميات هائلة من البيانات حول عملائها وعادات التسوق ، ويمكنهم استخدام هذه المعلومات لتحسين أسعارهم ، حتى عدة مرات في اليوم ، لتحقيق أقصى قدر من الربحية.تقوم شركة أمازون العملاقة للسوق عبر الإنترنت بتغيير أسعار المنتجات كل 10 دقائق ، وفقًا لشركة استخبارات الأسعار Profitero.
عامل آخر هو أن الاضطرابات في سلاسل التوريد العالمية تجعل المنتجات أقل توفرًا - مما يؤدي إلى زيادة تواتر التوازن بين العرض والطلب.
كما تتويج الكعكة ، أدى التضخم المرتفع القياسي إلى مزيد من التغييرات المتكررة في الأسعار.أفاد يوروستات أن متوسط معدل التضخم السنوي في منطقة اليورو بلغ 8.9٪ في يوليو 2022 ، لكنه قد يصل إلى 11.0٪ للأغذية غير المصنعة وأكثر من 20٪ في دول البلطيق.
تجد متاجر الطوب وقذائف الهاون صعوبة متزايدة في التعامل مع هذه المشاكل.حتى إذا استخدموا نفس الإستراتيجية لتحديث الأسعار ، يمكن لعلامات الرف الإلكترونية أن تستنزف سعة البطارية بسرعة.هذا هو المكان الذي يمكن أن توفر فيه الحلول المحسنة للخلايا الكهروضوئية تأثيرًا كبيرًا ، مما يمكّن تجار التجزئة التقليديين من التنافس مع نظرائهم الرقميين.
من المتوقع أن تفوق القيمة المضافة للأرباح المتولدة بشكل كبير التكاليف الإضافية بما في ذلك الخلايا الشمسية وأنظمة إدارة الطاقة واستخدام البطاريات المتجددة.بالإضافة إلى ذلك ، فإن مصنعي الورق وأحجام المنتجات في السوق في وضع جيد لتحديد أحجام ملفات تعريف ESL ، مع أعلى طلب على 1.54"، 2.13"و 2.66"أحجام العرض.يعني إنتاج عدة ملايين من الوحدات سنويًا طلبًا ثابتًا ، كما أن حجم الخلايا الكهروضوئية الصغيرة المستهدفة يجعل من السهل تنفيذها.لذلك ، يعتقد المؤلفون أنه خيار ممتاز لمعالجة مدخل سوق البيروفسكايت الكهروضوئية.
