Marktgröße, Anteil und Branchenanalyse für Galliumarsenid (GaAs)-Solarzellen nach Typ (Single-Junction-GaAs-Solarzellen und Multijunction-Galliumarsenid-Solarzellen), nach Anwendung (Weltraum und Satellit, konzentrierte Photovoltaik sowie Militär und Verteidigung) und regionale Prognose, 2026–2034

Galliumarsenid-Solarzellen bieten eine höhere Effizienz als ihre Silizium-Alternativen, da sie einen geringeren Elektronenmobilitätswiderstand aufweisen, sodass die Transistoren bei Frequenzen von 250 GHz+ funktionieren können. Seine hohe Hitzebeständigkeit ermöglicht außerdem eine längere Betriebsdauer als Silizium. Die Eigenschaft der direkten Bandlücke ermöglicht es Galliumarsenid-Zellen auch, mehr Sonnenenergie zu absorbieren als Siliziumzellen mit indirekter Bandlücke.

• Beispielsweise wurden im US Air Force Research Laboratory für die Weltraumforschung Galliumarsenid-Solarzellen anstelle von Siliziumzellen verwendet. Alta Devices hat für die Lieferung einen Vertrag über 7,1 Millionen US-Dollar erhalten. Singulus Technologies hat außerdem einen Auftrag zur Lieferung seiner GaAs-basierten Heterojunction-Solarzellen an den führenden SILEX II-Hersteller mit einem Umwandlungswirkungsgrad von mehr als 26 % angenommen.

Die Haupttreiber für die wachsende Nachfrage nach GaAs-Solarzellen sind die hohe Effizienz und Haltbarkeit von Galliumarsenid sowie die zunehmende Nutzung der Solarenergie. Wie oben erwähnt, machen die hohe Effizienz und Haltbarkeit von Galliumarsenid Solarzellen auf lange Sicht umweltfreundlich und wirtschaftlich. Das Material hält auch hohen Strahlungsmengen stand und eignet sich daher besser für Weltraumforschungen. Der andere Treiber, der zunehmende Einsatz von Solarenergie, ergibt sich aus der stärkeren Fokussierung auf die Reduzierung der CO2-Emissionen auf globaler Ebene. Da GaAs derzeit die effizienteste Technologie in diesem Sektor ist, wird das Wachstum im Solarmarkt die Wachstumsrate des GaAs-Marktes direkt erhöhen.

Es gibt auch viele Einschränkungen und Schwierigkeiten bei der Einführung von GaAs in großem Maßstab. Einige davon sind die hohen Herstellungskosten, die auf die Komplexität des Produktionsprozesses zurückzuführen sind, da eine Zelle bei maximaler Geschwindigkeit in zwei Stunden hergestellt werden kann, die Seltenheit von Gallium im Vergleich zum häufig vorkommenden Silizium und die Toxizität von Arsen, die ebenfalls viele Umweltbedenken aufwirft.

Die COVID-19-Pandemie verursachte auf globaler Ebene erhebliche Störungen in der Logistik und der Lieferkette. Dadurch wurde die Versorgung mit seltenen Materialien wie Gallium, die umfangreiche interkontinentale Lieferungen erfordern, beeinträchtigt. Dies führte auch zu erheblichen Verzögerungen bei den Solarprojekten, was zu einem Rückgang der Produktnachfrage führte. Das reduzierte Budget der Projekte veranlasste die Unternehmen auch dazu, Silizium anstelle der teureren Galliumarsenid-Solarzellen für Solarkraftwerke einzusetzen. Die Einführung von GaAs-Zellen ist ein aktueller Trend, der mehr Forschung und Entwicklung erfordert. Die Unternehmen kürzten Budgets und verursachten finanzielle Probleme, was auch Forschungsaktivitäten im Zusammenhang mit GaAs behinderte.

KEY-EINBLICKE

Der Bericht deckt die folgenden wichtigen Erkenntnisse ab:

• Jüngste Fortschritte auf dem Markt für Galliumarsenid-Solarzellen
• Wichtige Branchentrends
• Regulierungsumfeld für den Markt für Galliumarsenid-Solarzellen
• Wichtige Branchenentwicklungen (Fusionen, Übernahmen und Partnerschaften)
• Auswirkungen von COVID-19 auf den Markt

SEGMENTIERUNG

ANALYSE NACH TYP

Je nach Typ ist der Markt in GaAs-Solarzellen mit Einzelübergang und Galliumarsenid-Solarzellen mit Mehrfachübergang unterteilt. Das Segment der Galliumarsenid-Solarzellen mit mehreren Übergängen dominiert den Markt für GaAs-Solarzellen. Hinsichtlich der theoretischen Effizienz können Mehrfachsolarzellen herkömmliche Einzelsolarzellen deutlich übertreffen. Nach Angaben des US-Energieministeriums haben Dreischicht-Mehrfachsolarzellen einen theoretischen Wirkungsgrad von mehr als 45 %, während Einfachsolarzellen bei etwa 33,5 % liegen. Durch das Hinzufügen weiterer Kreuzungen kann die Effizienz um mehr als 70 % gesteigert werden. Im Vergleich dazu haben die effizientesten verfügbaren Solarmodule einen Wirkungsgrad von etwa 22 %.

Einzellige GaAs-Solarzellen werden typischerweise aus Silizium als Halbleiter hergestellt, während Multilithium-Solarzellen typischerweise drei verschiedene Halbleiter verwenden: Indiumgalliumarsenid (InGaAs), Galliumindiumphosphid (GaInP) und Germanium (Ge). Mehrfachsolarzellen sind eine spannende und vielversprechende Technologie, die dazu beitragen kann, die Effizienz von Solarmodulen zu steigern.

ANALYSE DURCH ANWENDUNG

Je nach Anwendung ist der Markt in Raumfahrt und Satellit, konzentrierte Photovoltaik sowie Militär und Verteidigung unterteilt. GaAs-Zellen werden seit 1980 in der Raumfahrtindustrie auf Germanium-Substrat geschichtet und aufgrund ihrer hohen Strahlungsbeständigkeit auch heute noch eingesetzt. Es wurde vor allem im Satelliten HS601 HP eingesetzt. Weltweit versuchen Regierungen, unbemannte Luftfahrzeuge mit GaAs-Zellen aufzuladen, um die Flugdauer zu verlängern. Konzentrierte P.V. hat die Vorteile einer hohen Umwandlungsrate, einer kleinen Batteriefläche und weniger Verbrauchsmaterialien. Galliumarsenid (GaAs)-Solarzellen stellen konzentrierte Hochleistungs-P.V. dar. Zellen. Die hohe Effizienz und Haltbarkeit der Zellen machen sie ideal für militärische Anwendungen wie unbemannte Luftfahrzeuge, Marineschiffe und Militärfahrzeuge.

REGIONALE ANALYSE

Der Markt für Galliumarsenid-Solarzellen wurde in Nordamerika, Europa, im asiatisch-pazifischen Raum, Lateinamerika sowie im Nahen Osten und in Afrika untersucht. China ist das größte Land mit dem größten Galliumvorkommen auf der Erde. Nach Angaben des Center for Strategic & International Studies (CSIS) hat Huawei 2000 Patente dafür angemeldet und hat als einer der Hauptlieferanten einen großen Anteil am GaAs-Markt. Länder wie die USA produzieren zwar selbst kein Galliumarsenid, importieren die nachgefragten Mengen jedoch aus anderen Ländern wie Deutschland, Kasachstan und der Ukraine. Länder wie Japan recyceln und raffinieren Gallium durch die Behandlung von Bauxit und anderen Erzen. Der Automobilriese Audi AG und der Dünnschicht-Solarhersteller Hanergy haben über seine US-Tochter Alta Devices eine Absichtserklärung unterzeichnet, ihre Elektrofahrzeuge mit einem flexiblen Dünnschicht-Solarsystem auf Galliumarsenid (GaAs)-Basis zu entwickeln und auszurüsten, das in die Produktpalette der geplanten Elektrofahrzeuge integriert wird.

SCHLÜSSELSPIELER ABGEDECKT

Der Bericht enthält die Profile wichtiger Akteure wie Semiconductor Wafer Inc., Freiberger Compound Materials GmbH, Xiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd, Sumitomo Electric Industries, Ltd, Wafer Technology Ltd, MTI Corporation und Asur Space Solar Power GmbH.

WICHTIGE ENTWICKLUNGEN IN DER INDUSTRIE

• September 2025:Boeing Company stellte einen 3D-gedruckten Ansatz für Solararray-Substrate für Solararrays unter Verwendung von Spectrolab-Zellen vor, wodurch die Produktionszyklen für Verbundwerkstoffe um bis zu sechs Monate verkürzt werden. Ziel war es, die Herstellung von Antriebssystemen für Raumfahrzeuge für Satellitenprogramme zu beschleunigen. Zu den beteiligten Fähigkeiten gehörten additive Fertigung, Verbundwerkstofffertigung, Solar-Array-Integration, Qualifizierungstests und hocheffiziente GaAs-Photovoltaiktechnologie.
• November 2025:Die SCHOTT AG brachte SCHOTT® Solar Glass exos auf den Markt, ein gemeinsam mit der AZUR SPACE Solar Power GmbH entwickeltes Deckglas für Weltraumsolarzellen der nächsten Generation, einschließlich GaAs-basierter III-V-Mehrfachzellen. Ziel war es, den Strahlenschutz und die thermische Verträglichkeit für Satellitenstromsysteme zu verbessern. Zu den beteiligten Fähigkeiten gehörten UV-Schutz, optische Übertragung, Anpassung der Wärmeausdehnung, Strahlungsbeständigkeit und Integration von GaAs-Solarzellen.
•  März 2025:GESemi gab den Verkauf stillgelegter Produktionsanlagen und geistigen Eigentums für hocheffiziente GaAs-Dünnschicht-Photovoltaikzellen bekannt, die zuvor mit Ubiquity Solar Inc. verbunden waren. Durch die Transaktion wurden Produktionsanlagen für eine potenzielle Wiederverwendung in der Luftfahrt- und terrestrischen Photovoltaikproduktion verfügbar. Zu den beteiligten Fähigkeiten gehörten MOCVD, epitaktisches Wachstum, Waferverarbeitung, Dünnschichtabscheidung und die Herstellung flexibler GaAs-Photovoltaikzellen.
• Juni 2022: Am US-Energieministerium wurde eine Triple-Junction-Solarzelle mit einem Rekordwirkungsgrad von 39,5 % unter Verwendung von III-V-Halbleitermaterialien wie Galliumarsenid entwickelt.
• November 2021:Die norwegische Universität für Wissenschaft und Technologie entwickelte Solarzellen mit extrem hoher Materialeffizienz, indem sie Nanodrähte über einem Galliumarsenidsubstrat und einer herkömmlichen Siliziumsolarzelle platzierte.
• Oktober 2021: Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität Cambridge hat eine 80 Nanometer dicke, ultradünne GaAs-Zelle mit einem Wirkungsgrad von 9,08 % bis 16 % entwickelt. Damit können kleine Drohnen, Satelliten und sogar Unterhaltungselektronik betrieben werden.
• April 2021:AXT Inc. lieferte seine ersten 8-Zoll-Galliumarsenid-Wafer an seine Großkunden mit siliziumdotierten Substraten, die trotz einer größeren Oberfläche für maximale Absorptionen eine geringe Ätzgrubendichte bieten.