A tecnologia solar perovskita representará 29% do mercado fotovoltaico global até 2030
A perovskita surgiu como um novo e eficiente material de célula solar na última década, com uma eficiência de conversão de energia de 25,7%
Os materiais fotoativos de perovskita têm vantagens inerentes para alcançar eficiências de conversão de alta potência, como longos comprimentos de difusão de portadores, alta mobilidade de portadores, baixas energias de ligação de excitons, altos coeficientes de absorção e sintonização de bandgap pela troca de componentes precursores.
Outra vantagem importante desses materiais é que os filmes podem ser depositados por métodos de solução a baixas temperaturas, que podem ser produzidos de forma econômica e eficiente em substratos poliméricos flexíveis por processos rolo a rolo de alto rendimento.
Espera-se que a tecnologia solar de perovskita ultrapasse 29% do mercado fotovoltaico global até 2030.
O uso de películas plásticas também oferece um novo conjunto de vantagens para produtos fotovoltaicos, onde fatores não relacionados ao custo podem fornecer alavancagem significativa, como leveza, alta potência específica e facilidade de integração com várias superfícies.
Um fator importante que diferencia a perovskita das tecnologias fotovoltaicas maduras é a possibilidade de um alto nível de customização do produto, de acordo com as necessidades do cliente em uma aplicação específica.Isso pode permitir uma incubação mais longa da tecnologia e, ao mesmo tempo, entrar no mercado, facilitando assim o desafio da entrada no mercado em larga escala.
Um exemplo de um módulo solar de perovskita flexível personalizado é mostrado abaixo.
As células solares de perovskita são uma excelente solução para alimentar eletrônicos de consumo, especialmente o ecossistema da Internet das Coisas (IoT), onde bilhões de nós sensores estão conectados à rede elétrica.
As tendências atuais de pesquisa estão se movendo em direção a dispositivos e protocolos de baixo consumo de energia que melhoram o utilitário de energia para aumentar a cobertura da rede, reduzir a latência, minimizar as perdas de energia e melhorar a confiabilidade dos dados.O mercado de IoT está crescendo exponencialmente, criando uma vasta rede de dispositivos conectados, incluindo smartphones, utensílios de cozinha, robôs industriais, dispositivos de saúde ou carros conectados.Até o final de 2020, havia cerca de 11,3 bilhões de dispositivos IoT conectados em todo o mundo, um número que deve crescer para 27 bilhões até 2025.
Deve-se notar que muitos aplicativos iot não requerem transferência contínua de dados.Uma abordagem comum é coletar dados e armazená-los na memória, depois distribuir os pacotes em intervalos curtos.Atualmente, a grande maioria dos detectores sem fio fora da rede usam baterias.Existem muitos produtos de bateria no mercado;No entanto, sua capacidade e vida útil são sempre fatores limitantes na faixa e frequência disponíveis para transmissão de dados.Além disso, o custo adicional de manutenção da substituição regular das baterias deve ser considerado.
A energia fotovoltaica interna (IPV), que captura a luz ambiente e a converte em eletricidade, oferece uma alternativa promissora para o fornecimento de energia.
Para que isso seja comercialmente viável, uma célula fotovoltaica precisa fornecer mais energia ao longo de sua vida útil do que a armazenada em uma célula típica, como uma célula botão CR2450 de 1860 mWh ou uma célula AA de 3500 mWh.Além disso, isso deve ser fornecido na menor área disponível, pois os fabricantes estão procurando reduzir o tamanho de seus produtos.Portanto, a alta densidade de potência sob condições de pouca luz é um dos principais requisitos para essas aplicações.Além disso, muitas vezes é necessária flexibilidade no design e na forma, pois a integração perfeita de elementos de coleta de energia é um requisito comum para designers de produtos.Do ponto de vista da certificação de confiabilidade, o PV interno precisa passar por testes menos rigorosos;A recentemente formulada IEC 63163 visa resolver este problema.
As células solares funcionam de maneira muito diferente do uso externo típico, onde as intensidades de luz são normalmente várias ordens de magnitude mais altas.Por esse motivo, as tecnologias fotovoltaicas convencionais, como C-SI, não são adequadas para essas aplicações.A perovskita com bandgap ajustável e boas propriedades fotoelétricas provou ser ideal para uso com pouca luz com excelentes parâmetros de desempenho.
Embora o mercado de iot seja grande e esteja crescendo rapidamente, determinar o melhor uso da coleta de energia não é fácil.O caso de uso definirá o orçamento de energia que precisa ser fornecido pelo módulo solar.O ambiente em que o dispositivo é colocado e as dimensões do produto definem as condições de contorno para a energia que pode ser colhida.Mais importante ainda, a integração deve fazer sentido do ponto de vista do negócio, por isso é necessária uma análise cuidadosa de custo/benefício, levando em consideração os impactos ambientais.Para resolver esses problemas, a abordagem de Saule é observar os segmentos de aplicativos IoT maiores e de mais rápido crescimento e categorizá-los por local, setor, tipo de dispositivo e proposta de valor.A Tabela 1 resume algumas das oportunidades identificadas.
O tamanho e o crescimento do mercado certamente não são os únicos aspectos importantes a serem considerados.Do ponto de vista do fabricante, é importante desenvolver o produto com o mínimo de personalização devido aos riscos e custos adicionais que o acompanham.Além disso, como rentabilizar o orçamento de energia extra é muito importante.Com tudo isso em mente, as etiquetas eletrônicas de prateleira parecem ser uma das opções mais atraentes.Um exemplo da etiqueta eletrônica de prateleira à base de perovskita (PESL) desenvolvida por Saule e a instalação de produção piloto usada para fabricar o PV de perovskita flexível são mostrados abaixo.
Espera-se que o mercado global de etiquetas de preço inteligentes cresça de US$ 1,8 bilhão em 2020 para US$ 7,1 bilhões em 2026 a uma taxa de crescimento anual cumulativa (CAGR) de 25,1%.
A tecnologia de etiqueta de preço inteligente é relativamente nova no mercado e está passando por vários testes de implementação pelos varejistas.O uso de etiquetas eletrônicas de prateleira em vez de soluções de papel já oferece uma série de vantagens.Os pontos principais incluem a redução dos custos de mão de obra e a eliminação do erro humano, pois os preços podem ser atribuídos às unidades de manutenção de estoque (SKUs) e atualizados automaticamente.Atualmente, as etiquetas de prateleira eletrônicas disponíveis comercialmente são normalmente exibidas usando papel eletrônico, o que é uma excelente opção para minimizar os requisitos de energia de tais dispositivos.
O papel eletrônico requer energia apenas para atualizar o conteúdo da tela, o que significa que o ESL tradicional pode durar bastante tempo, desde que o preço do item não mude.O produto típico no mercado hoje tem uma vida média de cinco anos e atualiza seu preço 1 ou 2 vezes ao dia.
Pode-se pensar que isso é suficiente para a maioria dos propósitos;Desde 2020, no entanto, o mundo do varejo mudou de várias maneiras.O comércio eletrônico tem sido um campo em constante crescimento na última década;No entanto, especialmente desde o início da pandemia, sua importância aumentou significativamente.
Com o advento de novas tecnologias, o aumento das compras online colocou os varejistas tradicionais em uma desvantagem ainda maior.As lojas digitais podem coletar grandes quantidades de dados sobre seus clientes e hábitos de compra, e podem usar essas informações para otimizar seus preços, mesmo várias vezes ao dia, para obter a máxima lucratividade.A gigante do mercado online Amazon altera os preços dos produtos a cada 10 minutos, de acordo com a empresa de inteligência de preços Profitero.
Outro fator é que as interrupções nas cadeias de suprimentos globais tornam os produtos menos disponíveis - alterando o equilíbrio entre oferta e demanda com mais frequência.
Como cereja no topo do bolo, a inflação recorde alimentou ainda mais mudanças de preços mais frequentes.A taxa de inflação média anual na área do euro foi de 8,9% em julho de 2022, mas pode chegar a 11,0% para alimentos não processados e mais de 20% nos Estados Bálticos, informou o Eurostat.
As lojas físicas estão encontrando esses problemas cada vez mais difíceis de lidar.Mesmo que usem a mesma estratégia para atualizar os preços, as etiquetas eletrônicas de prateleira podem esgotar rapidamente a capacidade da bateria.É aqui que as soluções aprimoradas de células fotovoltaicas podem fornecer um impacto significativo, permitindo que os varejistas tradicionais concorram com seus equivalentes digitais.
Espera-se que o valor agregado dos lucros gerados adicionais supere em muito os custos adicionais, incluindo células solares, sistemas de gerenciamento de energia e uso de baterias renováveis.Além disso, fabricantes de papel e tamanhos de produtos no mercado estão bem posicionados para definir os tamanhos de perfil da ESL, com a maior demanda por 1,54", 2,13"e 2,66"tamanhos de exibição.A produção de vários milhões de unidades por ano significa uma demanda constante, e o pequeno tamanho da célula fotovoltaica direcionada facilita a implementação.Portanto, os autores acreditam que é uma excelente escolha para abordar a entrada do mercado fotovoltaico de perovskita.
