Marktbericht zu photovoltaischen Materialien auf Perowskitbasis 2025: Wachstumsfaktoren, technologische Innovationen und globale Chancen aufdecken. Entdecken Sie wichtige Trends, Prognosen und strategische Einblicke für die nächsten 3–5 Jahre.
- Zusammenfassung & Marktübersicht
- Wichtige Technologietrends in photovoltaischen Materialien auf Perowskitbasis
- Wettbewerbsumfeld und führende Akteure
- Prognosen zum Marktwachstum (2025–2030): CAGR, Umsatz- und Mengenanalyse
- Regionale Marktanalyse: Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und Rest der Welt
- Zukunftsausblick: Neu auftretende Anwendungen und Investitionsschwerpunkte
- Herausforderungen, Risiken und strategische Möglichkeiten
- Quellen & Referenzen
Zusammenfassung & Marktübersicht
Die Ingenieurskunst photovoltaischer Materialien auf Perowskitbasis stellt eine sich schnell entwickelnde Frontier in der Solartechnologie dar, die durch die Entwicklung und Optimierung von perowskitstrukturierten Verbindungen zur Verwendung in hocheffizienten, kostengünstigen Solarmodulen gekennzeichnet ist. Perowskite, definiert durch ihre ABX3-Kristallstruktur, haben ein bemerkenswertes Potenzial gezeigt, den traditionellen Photovoltaikmarkt, der hauptsächlich von siliziumbasierten Technologien dominiert wird, zu revolutionieren. Im Jahr 2025 wächst der globale Markt für Perowskit-Solarzellen (PSC) beschleunigt, angetrieben durch kontinuierliche Verbesserungen der Energieumwandlungseffizienz (PCE), Skalierbarkeit und Materialstabilität.
Laut Daten der Internationalen Energieagentur und des National Renewable Energy Laboratory haben Labor-Solarzellen auf Perowskitbasis zertifizierte Effizienzen von über 25% erreicht, die mit herkömmlichen kristallinen Siliziumzellen konkurrieren und in einigen Fällen diese übertreffen. Dieser rasche Fortschritt wird den Fortschritten in der Materialwissenschaft zugeschrieben, einschließlich der Anpassung der Zusammensetzung, der Optimierung der Grenzflächen und der Entwicklung robuster Verkapselungstechniken, um die historischen Herausforderungen von Perowskiten mit Feuchtigkeit und thermischer Instabilität zu bewältigen.
Die Marktsituation im Jahr 2025 wird durch einen Anstieg in der Forschung und Pilotproduktion geprägt, mit erheblichen Investitionen sowohl aus dem öffentlichen als auch dem privaten Sektor. Bedeutende Branchenteilnehmer wie Oxford PV, Saule Technologies und Microquanta Semiconductor erhöhen ihre Produktionskapazitäten und zielen auf die kommerzielle Bereitstellung in gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV), flexibler Elektronik und Tandem-Solarmodulen ab. Die globale Marktgröße für Perowskit-Solarzellen wird bis 2025 auf 2,5 Milliarden USD geschätzt, mit einer jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von über 30% von 2022 bis 2025, wie von MarketsandMarkets und IDTechEx berichtet.
- Die Haupttreiber sind die kostengünstige Lösungsverarbeitbarkeit von Perowskitmaterialien, die Kompatibilität mit Roll-to-Roll-Fertigung und das Potenzial für die Integration mit bestehenden Silizium-PV-Technologien zur Schaffung hocheffizienter Tandemzellen.
- Es bestehen Herausforderungen bei der Skalierung der Produktion, während gleichzeitig eine langfristige Betriebsstabilität gewährleistet werden muss und Umweltbedenken in Bezug auf bleihaltige Perowskite angesprochen werden müssen.
- Regulatorische Rahmenbedingungen und Standardisierungsprojekte werden von Organisationen wie der Internationalen Elektrotechnischen Kommission vorangetrieben, um die Kommerzialisierung zu erleichtern und die Zuverlässigkeit der Produkte zu gewährleisten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ingenieurskunst photovoltaischer Materialien auf Perowskitbasis bis 2025 eine transformative Rolle im globalen Markt für erneuerbare Energien spielen wird und einen Weg zu effizienteren, vielseitigeren und erschwinglicheren solarenergetischen Lösungen bietet.
Wichtige Technologietrends in photovoltaischen Materialien auf Perowskitbasis
Die Ingenieurskunst photovoltaischer Materialien auf Perowskitbasis steht an der Spitze der nächste Generation von Solartechnologien, wobei 2025 signifikante Fortschritte sowohl in der Materialzusammensetzung als auch in der Gerätearchitektur erwartet werden. Die einzigartige Kristallstruktur der Perowskite, typischerweise dargestellt als ABX3 (wobei A und B Kationen und X ein Anion ist), ermöglicht anpassbare Bandlücken, hohe Absorptionskoeffizienten und lösungsbasierte Herstellung, was sie für hocheffiziente und kostengünstige Solarmodule sehr attraktiv macht.
Ein wichtiger Trend in 2025 ist die Verschiebung zu gemischten Kationen- und gemischten Halid-Perowskitformulierungen. Durch die Einbeziehung mehrerer Kationen (wie Formamidinium, Methylammonium und Cäsium) und Halide (Iodid, Bromid, Chlorid) haben Forscher die Phasenstabilität verbessert und die Energieumwandlungseffizienzen (PCEs) in Laboreinstellungen auf über 25% erhöht. Diese Zusammensetzungsengineeringansätze lösen die notorischen Stabilitätsprobleme früherer Perowskit-Zellen, insbesondere unter Hitze und Feuchtigkeit, und werden von führenden Forschungsgruppen und kommerziellen Entwicklern schnell angenommen National Renewable Energy Laboratory.
Ein weiterer wichtiger Trend ist die Entwicklung von Tandem-Solarmodulen, bei denen Perowskit-Schichten auf Silizium oder anderen photovoltaischen Materialien gestapelt werden. Diese Architektur nutzt die einstellbare Bandlücke der Perowskite aus, um ein breiteres Spektrum von Sonnenlicht aufzufangen und theoretische Effizienzgrenzen von Einzel-Junction-Siliziumzellen zu überschreiten. Im Jahr 2025 zielen mehrere Pilotprojekte und kommerzielle Prototypen auf Wirkungsgrade von Tandemzellen über 30%, wobei Unternehmen wie Oxford PV und Heliatek die Vorreiterrolle beim Hochlauf der Produktion übernehmen.
Stabilität und Skalierbarkeit stellen weiterhin zentrale ingenieurtechnische Herausforderungen dar. Verkapselungstechniken wie die atomare Schichtabscheidung und fortschrittliche Polymerbeschichtungen werden verfeinert, um Perowskit-Schichten vor Umweltschäden zu schützen. Darüber hinaus gewinnt der Schritt zu bleifreien Perowskit-Zusammensetzungen, die Zinn oder andere ungiftige Metalle verwenden, an Fahrt als Antwort auf regulatorische und ökologische Bedenken, obwohl diese Alternativen derzeit in Bezug auf Effizienz und Stabilität hinterherhinken International Energy Agency.
Schließlich sind Roll-to-Roll-Fertigung und Tintenstrahldruck als skalierbare Fertigungsmethoden im Kommen, die flexible und leichte Photovoltaikmodule auf Perowskitbasis ermöglichen. Diese Fortschritte werden voraussichtlich die Produktionskosten senken und neue Anwendungen in gebäudeintegrierter Photovoltaik und tragbaren Energielösungen eröffnen IDTechEx.
Wettbewerbsumfeld und führende Akteure
Das Wettbewerbsumfeld der Ingenieurskunst photovoltaischer Materialien auf Perowskitbasis im Jahr 2025 ist durch rasche Innovation, strategische Partnerschaften und einen Wettlauf um die kommerzielle Tragfähigkeit gekennzeichnet. Der Sektor erlebt ein dynamisches Zusammenspiel zwischen etablierten Solar-Giganten, tiefgreifenden Startups und akademischen Spin-offs, die alle versuchen, die verbleibenden Hürden von Stabilität, Skalierbarkeit und Kosteneffektivität zu überwinden.
Angeführt wird dieser Sektor von Unternehmen wie Oxford PV, das bedeutende Fortschritte bei der Effizienz von Perowskit-Silizium-Tandemzellen gemacht hat und kürzlich zertifizierte Umwandlungseffizienzen von über 28% erreicht hat. Die enge Zusammenarbeit von Oxford PV mit Industriepartnern und seine Pilotproduktionslinie in Deutschland positionieren es als einen Vorreiter für die frühe Kommerzialisierung. In ähnlicher Weise skaliert Microquanta Semiconductor in China die Produktion von Perowskitemodulen mit Fokus auf großflächige Module und Stabilität im Freien und hat von Modulen mit über 17% Effizienz unter realen Bedingungen berichtet.
In den Vereinigten Staaten fördert das U.S. Department of Energy Solar Energy Technologies Office mehrere Initiativen, darunter die von Swift Solar, einem Startup, das aus Stanford und MIT hervorgegangen ist und leichte, flexible Photovoltaikmodule auf Perowskitbasis für tragbare und luftfahrttechnische Anwendungen entwickelt. In der Zwischenzeit investieren Solaronix in der Schweiz und GCL Technology Holdings in China in Perowskit-Tintenformulierungen und skalierbare Roll-to-Roll-Fertigungsprozesse mit dem Ziel, die Produktionskosten zu senken und die Durchsatzleistung zu verbessern.
Akademische Einrichtungen bleiben entscheidend, wobei École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) und King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) führend in der Forschung zu langfristiger Stabilität und bleifreien Perowskitalternativen sind. Ihre Durchbrüche führen häufig zu kommerziellen Initiativen durch Lizenzen oder Spin-offs, was den Wettbewerb weiter intensiviert.
- Strategische Allianzen zwischen Materialanbietern und Modulherstellern beschleunigen den Technologietransfer und den Hochlauf.
- Die Patentaktivitäten steigen, mit einem Fokus auf Verkapselung, Tandemarchitekturen und umweltfreundliche Zusammensetzungen.
- Risikokapital und staatliche Mittel fließen in Startups mit vielversprechenden Pilotresultaten, insbesondere in solche, die sich mit Toxizität und Haltbarkeit befassen.
Im Jahr 2025 ist das Wettbewerbsumfeld von einer Mischung aus aggressiver Forschung und Entwicklung, frühphasiger Kommerzialisierung und einem globalen Push geprägt, um photovoltaische Perowskite vom Labor auf den Markt zu bringen, wobei Europa und Asien in der Pilotbereitstellung führend sind und Nordamerika sich auf nächste Generationen von Anwendungen konzentriert.
Prognosen zum Marktwachstum (2025–2030): CAGR, Umsatz- und Mengenanalyse
Der Markt für photovoltaische Materialien auf Perowskitbasis ist zwischen 2025 und 2030 auf robustes Wachstum vorbereitet, angetrieben durch die steigende Nachfrage nach nächsten Generationen von Solartechnologien und fortlaufende Fortschritte in der Materialstabilität und Skalierbarkeit. Laut Prognosen von MarketsandMarkets wird der globale Markt für Perowskit-Solarzellen voraussichtlich eine jährliche Wachstumsrate (CAGR) von über 30% aufweisen, wobei die Marktumsätze bis 2030 voraussichtlich 2,5 Milliarden USD übersteigen werden. Diese Wachstumsdynamik wird durch den schnellen Übergang von Laborinnovationen zu Pilot- und kommerzieller Serienfertigung, insbesondere in Asien-Pazifik und Europa, gestützt.
In Bezug auf das Volumen wird die Bereitstellung von PV-Modulen auf Perowskitbasis voraussichtlich exponentiell ansteigen, mit einer jährlich installierten Kapazität von über 5 GW bis 2030, im Vergleich zu weniger als 100 MW im Jahr 2025, wie von IDTechEx berichtet. Dieser Anstieg wird auf die hohe Energieumwandlungseffizienz des Materials, anpassbare Bandlücken und die Kompatibilität mit flexiblen und Tandem-Solarzellenarchitekturen zurückgeführt, die erhebliche Investitionen sowohl von etablierten Solarherstellern als auch von aufstrebenden Startups anziehen.
- Umsatzwachstum: Das Umsatzwachstum des Marktes wird voraussichtlich besonders stark im Segment der gebäudeintegrierten Photovoltaik (BIPV) und tragbaren Elektronik sein, wo die leichten und halbtransparenten Eigenschaften von Perowskit einen einzigartigen Wert bieten. Wood Mackenzie hebt hervor, dass Perowskit-PV bis 2030 bis zu 10% der globalen neuen Solarinstallationen erfassen könnte, was mehrjährige Milliardenumsätze bedeutet.
- Regionale Dynamiken: Asien-Pazifik wird voraussichtlich sowohl beim Volumen als auch beim Umsatz führen, angetrieben von aggressiven staatlichen Zielen für erneuerbare Energien und erheblichen F&E-Investitionen in China, Südkorea und Japan. Europa folgt dicht, wobei die Programme des Europäischen Grünen Deals und Horizont Europa die Kommerzialisierungsbemühungen unterstützen.
- Wichtige Treiber: Die Haupttreiber für dieses Wachstum sind die laufenden Verbesserungen in der Stabilität von Perowskitmaterialien, Kostensenkungen durch skalierbare Fertigung und die Integration von Perowskit-Schichten mit Silizium in Tandemzellkonfigurationen, die von 2030 an voraussichtlich Wirkungsgrade von über 30% erreichen werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Zeitraum von 2025 bis 2030 eine transformative Phase für die Ingenieurskunst photovoltaischer Materialien auf Perowskitbasis bietet, mit einer hohen zweistelligen CAGR, schnell wachsenden installierten Volumen und wachsenden Umsatzströmen in mehreren Anwendungsbereichen.
Regionale Marktanalyse: Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und Rest der Welt
Die regionale Marktanalyse für die Ingenieurskunst photovoltaischer Materialien auf Perowskitbasis im Jahr 2025 zeigt deutliche Trends und Wachstumsfaktoren in Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und dem Rest der Welt. Jede Region weist einzigartige Dynamiken in Forschung, Kommerzialisierung und politischer Unterstützung auf, die die globale Wettbewerbslandschaft prägen.
- Nordamerika: Die Vereinigten Staaten führen die nordamerikanische Aktivität an, angetrieben von robusten F&E-Investitionen und einem starken Ökosystem aus Startups und akademischen Institutionen. Bundesfonds, wie die des U.S. Department of Energy, haben Pilotprojekte und frühphasige Kommerzialisierungen beschleunigt. Der Fokus der Region liegt auf der Verbesserung der Stabilität von Perowskiten und der Skalierung der Produktion, wobei Unternehmen wie Energy Materials Corporation und Oxford PV (mit US-Standorten) die Grenzen erweitern. Regulatorische Unsicherheiten und der Wettbewerb durch etablierte Silizium-PV-Technologien hemmen jedoch eine rasche Marktdurchdringung.
- Europa: Europa ist Vorreiter bei der Innovation von Perowskit-PV, unterstützt von ehrgeizigen Klimazielen und Fördermitteln der Europäischen Kommission. Deutschland, das Vereinigte Königreich und die Schweiz sind bemerkenswerte Zentren, bei denen kollaborative Projekte wie die European Perovskite Initiative Forschung über Ländergrenzen hinweg fördern. Die Region legt Wert auf Nachhaltigkeit, Lebenszyklusanalyse und Integration mit gebäudeintegrierter Photovoltaik (BAPV). Europäische Hersteller entwickeln Tandemzellentechnologien weiter, mit dem Ziel, bis 2025–2026 kommerzielle Module zu schaffen.
- Asien-Pazifik: Die Region Asien-Pazifik, insbesondere China, Japan und Südkorea, skaliert rasch die Produktionskapazitäten für Perowskit-PV. Chinas Dominanz in der globalen Solarversorgung erstreckt sich auf F&E und Pilotproduktion von Perowskiten, mit großen Investitionen von Unternehmen wie GCL System Integration und Microquanta Semiconductor. Japan und Südkorea konzentrieren sich auf hocheffiziente Tandemzellen und flexible Perowskitmodule. Die Region profitiert von starker staatlicher Unterstützung, kosteneffektiver Fertigung und einem großen Inlandsmarkt, was sie zu einem Haupttreiber der globalen Kommerzialisierung macht.
- Rest der Welt: In anderen Regionen, einschließlich des Nahen Ostens und Lateinamerikas, befindet sich die Einführung von Perowskit-PV noch in der frühen Phase. Das Interesse wächst aufgrund der hohen solartechnischen Strahlung und des Bedarfs an kostengünstiger erneuerbarer Energie. Pilotprojekte und akademische Kooperationen entstehen, aber die großflächige Bereitstellung ist durch Finanzierung und Herausforderungen im Technologietransfer begrenzt.
Insgesamt führen Europa und Nordamerika in Bezug auf Innovation und frühzeitige Kommerzialisierung, während Asien-Pazifik bis 2025 wahrscheinlich die großangelegte Produktion und Bereitstellung von photovoltaischen Materialien auf Perowskitbasis dominieren wird und somit die zukünftige Entwicklung des globalen Solarmarktes prägt.
Zukunftsausblick: Neu auftretende Anwendungen und Investitionshotspots
Der Zukunftsausblick für die Ingenieurskunst photovoltaischer Materialien auf Perowskitbasis im Jahr 2025 ist geprägt von rasanten technologischen Fortschritten, sich erweiternden Anwendungsbereichen und zunehmenden Investitionstätigkeiten. Da Photovoltaikmodule auf Perowskitbasis (PSCs) der kommerziellen Tragfähigkeit näherkommen, katalysieren ihre einzigartigen Eigenschaften – wie einstellbare Bandlücken, hohe Absorptionskoeffizienten und Kompatibilität mit flexiblen Substraten – eine Welle der Innovation im Solarenergiesektor.
Neu auftretende Anwendungen erstrecken sich über traditionelle Dach- und Utility-Solarinstallationen hinaus. Bemerkenswert ist, dass Perowskitmaterialien die Entwicklung von leichten, flexiblen und halbtransparenten Solarmodulen ermöglichen, die in gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV), fahrzeugintegrierte Photovoltaik (VIPV) und tragbare elektronische Geräte integriert werden. Das Potenzial für Tandemsolarmodule, bei denen Perowskite auf Silizium oder anderen Materialien geschichtet werden, ist besonders vielversprechend, wobei mehrere Pilotprojekte Energieumwandlungseffizienzen von über 30% demonstrieren – ein signifikanter Sprung im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumzellen. Dieser Trend wird voraussichtlich zunehmen, da Unternehmen wie Oxford PV und Saule Technologies die Produktion hochfahren und die Herstellungsprozesse verfeinern.
Investitionsschwerpunkte im Jahr 2025 konzentrieren sich auf Regionen mit robusten politischen Rahmenbedingungen für saubere Energie und fortgeschrittenen Fertigungsökosystemen. Europa bleibt führend, wobei die Programme des Europäischen Grünen Deals und Horizont Europa erhebliche Mittel in die Forschung und Kommerzialisierung von Perowskit investieren. Asien-Pazifik, insbesondere China und Südkorea, verzeichnet einen Anstieg sowohl öffentlicher als auch privater Investitionen, angetrieben von aggressiven Zielen für erneuerbare Energien und der Präsenz großer Elektronikhersteller. Auch die Vereinigten Staaten verstärken ihre Unterstützung durch Initiativen des U.S. Department of Energy und Risikokapitalinteresse an Startups, die sich auf skalierbare, stabile Perowskit-Technologien konzentrieren.
- Gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) und smarte Fenster werden voraussichtlich wesentliche Wachstumsbereiche sein, die die Transparenz und Farbvariabilität von Perowskiten nutzen.
- Tandemzellenarchitekturen ziehen erhebliche F&E-Finanzierungen an, wobei die Kommerzialisierung bis Ende 2025 oder Anfang 2026 erwartet wird.
- Flexible und tragbare Elektronik, die von Solarmodulen auf Perowskitbasis betrieben werden, entwickeln sich zu einem Nischen-, aber schnell wachsenden Segment.
Insgesamt positionieren sich die Kombination aus Materialinnovation, unterstützenden politischen Rahmenbedingungen und strategischen Investitionen mit der Ingenieurskunst photovoltaischer Materialien auf Perowskitbasis als zentrale Säule in der nächsten Generation von Solarenergielösungen, wobei das Jahr 2025 ein entscheidendes Jahr sowohl für technologische Durchbrüche als auch für Markterweiterungen sein wird.
Herausforderungen, Risiken und strategische Möglichkeiten
Photovoltaische Materialien auf Perowskitbasis (PV) haben sich als transformative Technologie im Solarsektor etabliert, die das Potenzial für hohe Effizienz und kostengünstige Fertigung bietet. Der Weg zur Kommerzialisierung ist jedoch mit erheblichen Herausforderungen und Risiken verbunden, auch wenn strategische Möglichkeiten weiterhin Forschung und Investitionen vorantreiben.
Eine der Hauptprobleme ist die langfristige Stabilität von Solarzellen auf Perowskitbasis. Während Laborgeräte Effizienzwerte von über 25% erreicht haben, bleibt ihre Betriebslebensdauer unter realen Bedingungen aufgrund von Degeneration durch Feuchtigkeit, Sauerstoff, Wärme und UV-Bestrahlung begrenzt. Diese Instabilität ist eine kritische Hürde für die weit verbreitete Einführung, da kommerzielle Solarmodule eine Lebensdauer von 20–25 Jahren erwarten lassen. Bestrebungen zur Verbesserung der Verkapselung und zur Entwicklung robusterer Perowskitzusammensetzungen sind im Gange, aber eine allgemein akzeptierte Lösung steht noch aus National Renewable Energy Laboratory.
Ein weiteres Risiko betrifft die Verwendung von Blei in den effizientesten Perowskitformulierungen. Die Toxizität von Blei wirft ökologische und regulatorische Bedenken auf, insbesondere in Bezug auf die Entsorgung am Ende der Lebensdauer und das mögliche Auslaugen. Die Forschung zu bleifreien Alternativen, wie z.B. zu Zinn-basierten Perowskiten, ist aktiv, aber diese Materialien hinken derzeit sowohl in Effizienz als auch Stabilität hinterher International Energy Agency.
Die Herstellungs-Skalierbarkeit stellt ebenfalls ein erhebliches Hindernis dar. Obwohl Perowskit-PVs theoretisch mit kostengünstigen, lösungsbasierten Verfahren hergestellt werden können, ist es komplex, die Laborverfahren auf industrielle, hochvolumige Fertigung zu übertragen, ohne Leistung oder Ausbeute zu beeinträchtigen. Probleme wie die gleichmäßige Filmablagerung, Fehlerkontrolle und Reproduzierbarkeit müssen gelöst werden, um die kommerzielle Tragfähigkeit zu gewährleisten Wood Mackenzie.
Trotz dieser Herausforderungen gibt es zahlreiche strategische Möglichkeiten. Perowskitmaterialien sind stark anpassbar, was Tandemarchitekturen mit Silizium oder anderen PV-Technologien ermöglicht, die Effizienzgrenzen von Einzel-Junction-Zellen zu überschreiten. Dies eröffnet neue Wege für Solarmodule der nächsten Generation mit rekordverdächtiger Leistung. Darüber hinaus bietet die leichte und flexible Natur der PVs auf Perowskitbasis Chancen in Bereichen wie gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV), tragbare Energie und Anwendungen, bei denen traditionelle Siliziummodule unpraktisch sind IEA Photovoltaic Power Systems Programme.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass photovoltaische Materialien auf Perowskitbasis zwar erheblichen technischen und regulatorischen Risiken ausgesetzt sind, dennoch die laufende Innovation und das Versprechen disruptiver Anwendungen weiterhin bedeutendes strategisches Interesse vonseiten der Industrie und der Regierungsstakeholder anziehen.
Quellen & Referenzen
- Internationale Energieagentur
- National Renewable Energy Laboratory
- Oxford PV
- Saule Technologies
- Microquanta Semiconductor
- MarketsandMarkets
- IDTechEx
- Heliatek
- Solaronix
- École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
- King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)
- Wood Mackenzie
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