Publicado em: 13 de março de 2025 / atualização de: 13 de março de 2025 - Autor: Konrad Wolfenstein
Novas células super solares (perovskit) devem acelerar a estratégia solar de transição energética do Japão-Japan com a imagem química Sekisui: xpert.digital
Tecnologia energética do futuro: avanço do Japão com células perowskit
Energia solar avançada: o caminho do Japão para a transição energética
O Japão faz um progresso significativo na tecnologia de energia solar com o desenvolvimento de células solares perovskit (PSCs) que têm o potencial de alterar fundamentalmente o cenário energético do país. Essa tecnologia inovadora não deve apenas apoiar os ambiciosos objetivos climáticos do Japão, mas também reduzir a dependência de combustíveis fósseis e energia nuclear. Com propriedades flexíveis, leves e altamente eficientes, essas células super solares podem atingir a capacidade de geração de eletricidade até 2040, que corresponde a 20 reatores nucleares e, assim, fazer uma contribuição decisiva para a transição energética japonesa.
A revolucionária tecnologia perovskit
As células solares de Perowskit diferem fundamentalmente das células solares convencionais e prometem uma revolução na maneira como a energia solar é usada. Em contraste com os painéis solares tradicionais à base de silício, os PSCs são caracterizados por sua alta adaptabilidade, baixo peso, bem como sua flexibilidade e flexibilidade na produção. Essas propriedades os tornam particularmente valiosos para os arredores japoneses densamente povoados, onde os painéis solares convencionais geralmente são impraticáveis devido à área limitada.
A versatilidade das células solares Perowskit abre aplicações completamente novas. Graças ao seu design semi -transparente e de luz, você pode ser instalado nas paredes e janelas de construção, em telhados de carro e em lâmpadas de rua para que essas áreas possam ser usadas para geração de energia. Essa flexibilidade é particularmente importante nas cidades com um espaço limitado, onde a maximização da geração de energia é de importância crucial sem requisitos de espaço adicionais.
As células solares perovskit fizeram um progresso impressionante em termos de eficiência. Sua eficiência está agora no nível dos painéis tradicionais de cristal de silicone a 26,1 %, com uma tendência mais crescente, enquanto a tecnologia de silício parece estar amplamente esgotada. A possibilidade é particularmente promissora de usar PSCs em combinação com painéis de silício, o que significa que a eficiência pode ser aumentada atualmente para mais de 35 %. Além disso, a flexibilidade dos PSCs permite o desenvolvimento de sistemas híbridos a partir de sistemas de energia eólica e solar que podem melhorar ainda mais a eficiência das energias renováveis.
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A vantagem estratégica do Japão através da produção de iodo
Um aspecto importante que fortalece a posição do Japão no desenvolvimento de células solares perovskit é o seu papel como o segundo maior produtor de iodo do mundo. O iodo é uma parte necessária na produção de células solares perovskit. Essa posição de recurso permite que o Japão estabeleça uma cadeia de suprimentos independente e oferece oportunidades promissoras de desenvolvimento para a indústria doméstica. Ao usar esse recurso natural, o Japão poderia criar grande parte de uma cadeia de produção, que é amplamente independente do exterior, a fim de produzir a enorme quantidade de células solares perovsky necessárias.
Plano solar ambicioso do Japão
O governo japonês apresentou um plano ambicioso para usar a tecnologia Perowskit. O país pretende instalar uma capacidade solar de 20 gigawatts no ano fiscal de 2040, que corresponde ao desempenho de cerca de 20 reatores nucleares. Com essa capacidade, o Japão não só poderia fechar seus reatores nucleares ativos, mas também evitar a construção de novas usinas nucleares para cobrir o requisito de energia futuro se as usinas forem desligadas com combustíveis fósseis.
Esta iniciativa faz parte de um plano energético mais abrangente. Em 13 de março de 2025, o governo japonês concluiu o projeto de uma política energética fundamental que visa aumentar a proporção de energias renováveis no mix de eletricidade para até 50 % até 2040, a fim de cobrir os crescentes requisitos de eletricidade. Em outubro de 2021, o Japão já havia renovado seu plano de energia, com as energias renováveis sendo os principais vencedores. Pela primeira vez, o sexto "plano de energia estratégico" chama o objetivo de estabelecer solar, vento e hidrelétrica, bem como biomassa de 2030 como as fontes mais importantes para a geração de energia no Japão, com uma parcela planejada de 36 a 38 % no mix de energia.
O papel motriz do sekisui químico
A empresa Sekisui Chemical é uma participante central na implementação da estratégia solar do Japão. Com o apoio do Banco de Desenvolvimento do Japão (DBJ), a Sekisui fundou uma nova empresa no início de 2025 que desenvolverá, fabricará e venderá células solares perowskit sob a Sekisui Chemicals. O custo total do projeto é estimado em mais de 310 bilhões de ienes (US $ 1,97 bilhão), com metade do financiamento por meio de subsídios estatais.
A Sekisui está planejando uma estratégia de investimento gradual, começando com 90 bilhões de ienes para a construção de uma linha de produção de 100 megawatts até 2027, seguida de uma linha de produção de classe Gigawatt até 2030. Para este projeto, a empresa comprará e usará plantas na fábrica afiada em Sakai, no oeste dos japoneses. O objetivo é alcançar uma capacidade para a produção de novas células, como células solares perovskit de 1 gigawatt por ano, no ano fiscal de 2030.
A Companhia já definiu áreas claras de aplicação para sua tecnologia: "Queremos usar as propriedades leves e flexíveis do sistema para promover sua aplicação, especialmente no setor público, por exemplo, em salões esportivos que servem como centros de evacuação em desastres", diz a empresa. A longo prazo, Sekisui planeja expandir os negócios, reduzindo os custos através da produção em massa e ao mesmo tempo a demanda está aumentando, com foco em telhados e paredes externas de fábricas e armazéns no setor privado.
Investimentos e planos de produção
A Sekisui Chemical planeja construir uma capacidade de fabricação de 1 gigawatt por ano para células solares perovskit até 2030. A empresa investirá um total de cerca de US $ 2 bilhões, com o governo japonês cobrindo metade dos custos.
O primeiro passo é construir uma linha de produção com uma capacidade de 100 megawatts por ano de 2025 a 2027. Para esse fim, a Sekisui Chemicals investe 90 bilhões de ienes (cerca de US $ 570 milhões) e usa partes de uma antiga fábrica em Osaka.
Suporte estatal e parcerias
O governo japonês apóia ativamente o projeto:
- O Ministério dos Assuntos Econômicos deu a Sekisui Chemical um aviso de financiamento como parte do programa para a expansão de cadeias de suprimentos para a transformação verde.
- Com 14%, o Banco Estadual de Desenvolvimento do Japão (DBJ) está envolvido no recém -fundado filme da empresa Sekisui, que criará a produção.
Tecnologia e aplicações
O SEKISUI Chemical é especializado no processo de função para rolar para a produção de células solares finas e flexíveis de perovsky. As propriedades atuais das células são:
- Eficiência: 15%
- Vida de validade: 10 anos
- Largura de papel: 30 centímetros
Os objetivos futuros são uma eficiência de 20% e uma durabilidade de 20 anos. As células solares leves e flexíveis devem ser instaladas em telhados de edifícios públicos, como ginásios. Posteriormente, as aplicações são planejadas em telhados e paredes de fábricas e armazéns.
Metas de longo prazo
O governo japonês está se esforçando para contribuir para a geração de eletricidade até 2040, com uma produção de cerca de 20 gigawatts. A Sekisui Chemical planeja desempenhar um papel central na consecução do objetivo do governo de estabelecer uma produção de Gigawatt até 2030.
Avanço nas células solares perovskit: mais barato e durável do que nunca
Apesar do enorme potencial, as células solares perovskit ainda estão enfrentando alguns obstáculos. O prazo de validade, que é muito limitado em comparação com o silício, e os altos custos iniciais são dois dos maiores desafios para os PSCs. No entanto, a tecnologia melhora e os pesquisadores trabalham em soluções como a melhoria da tecnologia de passivação e as combinações de materiais mais estáveis.
Um progresso notável foi feito em 2024, quando um fabricante chinês apresentou células comerciais de Perowskit pela primeira vez, o que deve funcionar por 12 anos sem desistência, com o fabricante pelo menos uma garantia de dez anos. Por um período de 25 anos, a queda no desempenho não deve repentinamente, mas linearmente, o que melhora a previsibilidade.
Um desenvolvimento positivo também é evidente nos custos. As previsões assumem que os custos no Japão atualmente de 20 ienes (aproximadamente 12 eurocentes) diminuirão para 10 ienes (aproximadamente seis eurocentes) por watt até 2040. Essa redução nos custos aumentará ainda mais a competitividade da tecnologia e promoverá sua ampla aplicação.
Na Alemanha, o físico Felix Lang descobriu uma propriedade notável de pernas de perowskit: seus poderes de autocura. Essa descoberta pode estender significativamente a vida útil das células solares perovskit e contribuir para melhorar as células solares e os dispositivos de raios-X, com aplicações na Terra e no espaço.
Renascença solar do Japão
O Japão já foi líder do mercado mundial na produção de módulos solares, mas a participação de mercado caiu para menos de um por cento devido à concorrência de fabricantes chineses. Com a tecnologia PSC, o Japão quer assumir uma posição mais forte no mercado global novamente. Isso lembra o tempo após a crise do petróleo de 1973, quando o setor público e privado do Japão trabalhou juntos na pesquisa e desenvolvimento de energias renováveis, e a participação no mercado mundial para painéis solares estava ultrapassando temporariamente antes de ser revisado por empresas chinesas a preços mais baixos.
Desde o desastre nuclear no Japão em março de 2011, o cenário de energia solar do país se desenvolveu rapidamente. Hoje, a geração de energia solar contribui com quase 10 % para a produção total de energia em comparação com uma participação de apenas 1,9 % em 2014. O atual plano de energia prevê aumentar essa participação para 36 a 38 % até 2030, em que a tecnologia PSC deve desempenhar um papel central para exceder esses números até 2040.
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Diversificação de energias renováveis no Japão
Embora as células solares de Perowskit sejam um foco da estratégia de energia japonesa, o país também investe em outras fontes de energia renovável, a fim de diversificar seu mix de energia e aumentar a segurança da energia. O Japão se esforça para se tornar uma sociedade de hidrogênio e busca uma estratégia de hidrogênio desde 2017 que também apóia a meta de descarbonização até 2050. O governo japonês planeja investir na cadeia de valor de hidrogênio de cerca de 15 trilhões de ienes (aproximadamente US $ 107 bilhões) durante um período de 15 anos.
Além disso, o ministro do Meio Ambiente, Shinjiro Koizumi, anunciou que o ministério levaria a liderança para acelerar o desenvolvimento da energia geotérmica. O Ministro da Reforma Administrativa Taro Kono anunciou o objetivo de dobrar os sistemas geotérmicos do Japão até 2030. Tarifas de ração barata e a promoção de energias renováveis devem levar a um número crescente de projetos geotérmicos.
Além disso, o Japão também pesquisa a Fusion Energy como uma fonte de energia a longo prazo. O país coopera com a UE e os EUA para acelerar o desenvolvimento da Fusion Energy, com investimentos e cooperação privados desempenhando um papel importante. No final de março de 2024, 21 empresas fundaram o Japan Fusion Energy Council-J-Fusion para pouco-com o objetivo de promover a tecnologia e os padrões juntos.
Implicações para a transição de energia global
O enorme investimento do Japão em células solares perovskit pode ter efeitos de longo alcance no cenário global de energia. Se a tecnologia for usada com sucesso em escala industrial, poderá servir como modelo para outros países, especialmente para países densamente povoados, com um espaço limitado para os parques solares tradicionais.
O governo japonês está confiante de que seus investimentos terão sucesso nas células solares de Perowskit. Depois de fornecer seu próprio país, o Japão planeja exportar essa tecnologia inovadora para outros países, o que poderia contribuir para a transição energética global e fortalecer a posição do Japão como líder de tecnologia.
O desenvolvimento de células solares perovskit também faz parte de uma estratégia mais ampla do Japão para recuperar sua liderança tecnológica em vários setores. Além das energias renováveis, o Japão também investe fortemente em outras tecnologias futuras, como veículos definidos por software (SDV), com o objetivo de atingir uma participação de 30 % no mercado mundial até 2030.
Um desenvolvimento solar adicional para o futuro enérgico do Japão
O investimento do Japão em células solares de Perowskit marca um passo decisivo na transformação de seu cenário energético. Os planos ambiciosos de instalar uma capacidade até 2040 que correspondem a 20 reatores nucleares mostram a confiança do país nessa tecnologia inovadora e sua contribuição para a transição energética.
Com sua flexibilidade, leveza e eficiência, a tecnologia Perowskit oferece vantagens únicas, especialmente para um país densamente povoado como o Japão. Embora ainda existam desafios em relação à durabilidade e custos, o progresso contínuo na pesquisa e desenvolvimento mostra que esses obstáculos podem ser superados. A estratégia de implementação gradual com o objetivo de uma produção Gigawatt até 2030 lançou as bases para os ambiciosos objetivos de longo prazo.
A ampla introdução de células solares perovskit não só poderia ajudar o Japão a atingir seus objetivos climáticos e reduzir a dependência de combustíveis fósseis e energia nuclear, mas também a restaurar sua posição como provedor líder de tecnologia solar. O uso estratégico da produção de iodo doméstico e os extensos investimentos estatais sublinham a determinação do Japão de ser bem -sucedido nessa tecnologia orientada para o futuro.
Com essa abordagem extensa, que inclui inovação tecnológica e estratégia econômica, o Japão se posiciona como pioneiro na transição energética global e mostra um caminho promissor para a geração sustentável de energia do futuro. O sucesso desse plano não poderia apenas ser de grande importância para o Japão, mas também para os esforços globais para afetar a energia sustentável.
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