世界の熱電式モジュール市場トレンドと予測分析｜CAGR8.3%、2031年までに1,260.8百万米ドルに到達

世界の熱電式モジュール市場は、2022年の612.5百万米ドルから2031年には1,260.8百万米ドルへと倍増する見通しであり、予測期間（2023年～2031年）において年平均成長率（CAGR）8.3％で成長が続くと予測されています。熱電式モジュール（Thermoelectric Module：TEM）は、温度差を直接電力に変換する固体素子であり、発電および冷却の両機能を持つ高効率デバイスとして注目を集めています。環境負荷を抑えながら再利用可能なエネルギーを創出できる点から、再生可能エネルギー政策の強化や省エネ技術の需要増加により、市場は大きな成長期を迎えています。

熱電モジュールは、熱電クーラーまたはペルチェ クーラーとしても知られ、デバイスの一端から他端に熱を移動させる小型ヒート ポンプとして機能する電子半導体です。 同位体の熱エネルギーは、熱電コンポーネントによって電気に変換されます。 ペルチェ熱電モジュールは冷却と加熱の両方に使用できます。 これらは通常、精密温度冷却システムに使用されます。 直接発電したエネルギーや排熱を利用して発電機としても利用できます。 これらは、キャビネットの冷却、過酷な環境でのコンピュータのマイクロプロセッサの保護、ロボット機器など、様々な商業用途に利用されています。

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市場背景と成長要因

熱電式モジュール市場の成長を支える主な要因は、世界的なカーボンニュートラル推進とエネルギー効率化への取り組みの拡大にあります。従来の熱エネルギーは多くが廃棄されていましたが、熱電式モジュールを利用することで、工業プロセス、車両排気、データセンター、さらには人体から発生する微小な熱まで、あらゆる熱源を再利用できるようになりました。この「廃熱回収エネルギー」の発想が、持続可能な発電技術としてのTEMの存在感を一層高めています。

特に自動車産業では、エンジン排熱を利用して電力を生成する熱電発電システム（TEG：Thermoelectric Generator）の導入が進み、燃費改善と二酸化炭素排出削減の両立を可能にしています。また、産業界ではプロセス制御装置やスマートセンサーにおいて、エネルギー効率を最大化するための熱電技術の採用が進展しています。

さらに、医療・ヘルスケア分野におけるウェアラブルデバイスへの応用も進んでいます。人体の温度差を利用してバッテリーレスで駆動するウェアラブルセンサーや医療用監視装置などの需要が拡大しており、これが新たな市場拡大の原動力となっています。

市場需要と主要トレンド

近年、世界的なエネルギー危機と環境規制強化が市場に大きな影響を及ぼしています。熱電式モジュールは、環境に優しい冷却・発電技術として再注目され、従来の冷媒を使用するシステムに代わるソリッドステート冷却ソリューションとして急速に採用が進んでいます。特に半導体冷却、光通信モジュール、レーザー装置など、精密温度制御が求められる分野での利用が増加しています。

また、モバイルエレクトロニクスやIoTデバイスの普及に伴い、小型・軽量の熱電式モジュールへの需要も拡大しています。これらの製品は、家庭用エレクトロニクスから産業用システムまで幅広く応用されており、「マイクロエネルギー回収技術」の進化とともに、エネルギーハーベスティング市場全体の成長を後押ししています。

トレンドの一つとして、ナノ材料技術の導入による変換効率の向上が挙げられます。従来のビスマス・テルル系（Bi₂Te₃）材料に代わり、シリコンゲルマニウム（SiGe）や酸化物ベースの新素材が開発されており、これにより高温環境下での安定性が向上しました。加えて、プリント回路技術や3D構造のTEM設計など、製造プロセスの革新が性能とコストの両面で市場競争力を強化しています。

技術進歩とイノベーションの動向

技術面では、熱電性能を左右する「ゼーベック係数」の最適化と、熱伝導率の制御を両立させる研究が進行中です。これにより、変換効率を従来より20～30％向上させる試みが実現しつつあります。

また、人工知能（AI）と組み合わせた「スマート熱制御システム」の導入が拡大しています。これにより、装置が自動的に温度をモニタリングし、最適な冷却・発電バランスをリアルタイムで調整できるようになりました。これらの技術革新は、特に電気自動車（EV）やスマートホーム機器の省電力化に大きく寄与しています。

さらに、ペルチェ素子を用いた冷却デバイスの小型化・高性能化が進み、電子デバイスや医療機器などの分野で採用が拡大。これにより、既存市場のみならず、IoTセンサー、ウェアラブルデバイス、衛星通信機器など新しいアプリケーション分野が急成長しています。

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競争環境と主要企業

熱電式モジュール市場は、グローバル競争が激化しており、主要プレイヤーは製品効率の改善、価格競争力の強化、そして用途拡大を通じて市場シェアの拡大を図っています。代表的な企業には、Ferrotec Holdings Corporation（日本）, II-VI Incorporated（米国）, Laird Thermal Systems（ドイツ）, Kryotherm（ロシア）, TEC Microsystems GmbH, RMT Ltd., Kryotherm Co., Custom Thermoelectric, Inc., Adafruit Industries, TE Technology, Inc. などがあります。

これらの企業は、製造技術の自動化やAI制御型冷却システムの統合を進め、製品寿命の延長や信頼性向上に注力しています。また、サプライチェーンの最適化と持続可能な原材料調達にも取り組み、ESG対応の一環として市場の信頼を獲得しています。

主要な企業:

  • Kryotherm
  • Laird Thermal Systems
  • TEC Microsystem GmbH
  • II-VI Incorporated
  • Crystal Ltd
  • KELK Ltd
  • TE Technology Inc
  • Guangdong Fuxin Technology
  • Ferrotec Corporation
  • Phononic Devices
  • Align Sourcing LLC
  • KYOCERA Corporation
  • HiTech Technologies
  • Hi-Z Technology
  • Z-MAX Co Ltd
  • EVERREDtronics Ltd

市場セグメンテーション分析

熱電式モジュール市場は、タイプ別・用途別・エンドユーザー別・地域別に分類されます。

タイプ別では、単段式（Single Stage）と多段式（Multistage）に区分され、冷却性能が高い多段式モジュールは精密機器向けに採用が進んでいます。

用途別では、冷却、加熱、発電の3領域が主要カテゴリであり、特に「熱電発電」分野の成長が著しく、再生可能エネルギーの拡大とともに需要が増加しています。

エンドユーザー別では、家電、自動車、産業機器、医療機器、通信機器、宇宙・防衛分野が主要な需要源となっています。特に自動車分野では、EVバッテリー温度制御や廃熱回収技術への応用が進んでおり、最も急速に成長するセグメントと見られています。

セグメンテーションの概要：

世界の熱電式モジュール市場は、モデル、タイプ、インドユーザーアプリケーション、および地域に焦点を当てて分類されています。

モデル別

  • 単一ステージ
  • 多段式多段

タイプ別

  • バルク熱電モジュール
  • マイクロ熱電モジュール
  • 薄膜熱電モジュール

インドユーザーアプリケーション別

  • 航空宇宙と防衛
  • 自動車
  • 家電製品
  • 健康管理
  • 食品および飲料
  • エネルギーとユーティリティ
  • その他

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地域別市場動向

地域別に見ると、アジア太平洋地域（APAC）が市場をリードしており、特に中国、日本、韓国が主要製造拠点として存在感を示しています。中国は自国産業政策「Made in China 2025」のもとで再生可能エネルギー投資を拡大しており、TEMの大量生産体制を確立しています。日本では、自動車メーカーや電子機器メーカーによる次世代熱制御技術への研究開発が活発であり、環境対応型の車両・製品開発に貢献しています。

北米市場では、省エネルギー政策と連邦政府の研究助成によって、高効率熱電材料の商業化が進展。米国は軍事用途や宇宙開発における需要が高く、NASAや米軍による採用が市場成長を支えています。

欧州市場では、持続可能なエネルギー回収ソリューションへの関心が高く、ドイツやフランスを中心に、工業排熱回収・スマートグリッド統合への応用が加速しています。EUのグリーンディール政策もTEMの普及を後押ししています。

一方、中東・アフリカおよび南米地域では、エネルギー効率化への取り組みが進む中、再生可能エネルギー開発とともに緩やかな市場拡大が予想されます。

地域別

北アメリカ

  • アメリカ
  • カナダ
  • メキシコ

ヨロッパー

西ヨロッパー

  • イギリス
  • ドイツ
  • フランス
  • イタリア
  • スペイン
  • その地の西ヨロッパー

東ヨロッパー

  • ポーランド
  • ロシア
  • その地の東ヨロッパー

アジア太平洋

  • 中国
  • インド
  • 日本
  • オーストラリア・ニュージーランド
  • 韓国
  • ASEAN
  • その他のアジア太平洋

中東・アフリカ（MEA）

  • サウジアラビア
  • 南アフリカ
  • アラブ首長国連邦
  • その他のMEA

南アメリカ

  • アルゼンチン
  • ブラジル
  • その他の南アメリカ

市場の将来展望

今後の市場展望として、熱電式モジュールは「カーボンニュートラル社会への架け橋」としての役割を担うと見られています。特に再生可能エネルギーとIoT技術の融合により、自己発電型センサーやスマートデバイスなどの「エネルギー自給型電子機器」の開発が加速するでしょう。

さらに、政府の脱炭素政策や産業界のサステナビリティ目標により、工業分野での廃熱回収プロジェクトや次世代車両の熱制御技術への投資が増加。これに伴い、材料科学と半導体技術の融合が進み、より高効率かつ低コストのTEM開発が実現する見込みです。

研究開発の進化により、2031年以降にはエネルギー効率30％を超える新型熱電材料の商業化も予想され、電力不足地域やオフグリッド市場におけるエネルギー供給ソリューションとしての需要も拡大するでしょう。

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