Η βελτίωση της αποδοτικότητας των μονάδων και η επέκταση της παραγωγικής ικανότητας διαδραματίζουν συμπληρωματικούς ρόλους στη μείωση του κόστους των ηλιακών μονάδων χαλκογενιδίου/πυριτίου που στοιβάζονται με μεταλλικά αλογονίδια. Οι ερευνητές του Εθνικού Εργαστηρίου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, NREL) επεσήμαναν ότι: κάθε μόχλευση κόστους μπορεί να διαδραματίσει παρόμοιο ρόλο, ανάλογα με την ικανότητα του κατασκευαστή να επεκτείνει και να βελτιώσει την απόδοση της μονάδας.
Τα περισσότερα φωτοβολταϊκά (PV) πάνελ που κατασκευάζονται σήμερα βασίζονται σε ηλιακά στοιχεία πυριτίου μονής σύνδεσης και, συνδυάζοντας το πυρίτιο με ένα άλλο υλικό ηλιακού στοιχείου (όπως ένα αλογονίδιο μετάλλου) για να σχηματίσουν μια στοίβα χαλκογενιδίων (MHPs), οι κατασκευαστές μπορούν να δημιουργήσουν ηλιακά πάνελ. Αυτό μπορεί να μετατρέψει περισσότερο ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια από το πυρίτιο μόνο του. Αυτή η τεχνολογία στοίβαξης βρίσκεται ακόμη στα αρχικά της στάδια και αναζητούνται ποικίλες επιλογές για την ενσωμάτωση των MHPs, με πολλά άγνωστα στοιχεία όσον αφορά το κόστος και την απόδοση. Για να καλύψουν αυτό το κενό, οι ερευνητές κατασκεύασαν ένα μοντέλο κόστους κατασκευής που θα χρησιμοποιεί υπάρχουσες συσκευές και εργαστηριακές διαδικασίες της αλυσίδας εφοδιασμού για να συγκρίνει διαφορετικές πιθανές προσεγγίσεις σε κλίμακα.
Οι ερευνητές εξέτασαν διάφορες προσεγγίσεις για την κατασκευή στοιβαγμένων μονάδων και συνέκριναν την ευαισθησία του κόστους κατασκευής στα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή τους, τον αριθμό των στρώσεων των συσκευών, το κόστος παραγωγής των συσκευών, την τοποθεσία του εργοστασίου και άλλους παράγοντες. Διαπίστωσαν ότι οι παράγοντες που είχαν τον μεγαλύτερο αντίκτυπο στο κόστος κατασκευής ήταν η απόδοση του εργοστασίου και η αποδοτικότητα των μονάδων.
«Ένα από τα ερωτήματα που απαντά αυτή η εργασία είναι: ποια είναι η αξία αυτής της απόδοσης;» δήλωσε ο Jacob Cordell, επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας «Τεχνοοικονομική ανάλυση των ηλιακών μονάδων περοβσκίτη/πυριτίου», που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Joule. «Ένα βασικό συμπέρασμα είναι ότι το κέρδος απόλυτης απόδοσης 2,5% στις μονάδες παρέχει την ίδια μείωση κόστους ανά μονάδα χωρητικότητας με τον διπλασιασμό του μεγέθους της μονάδας».
Χρησιμοποιώντας το πλέον δημόσια διαθέσιμο Μοντέλο Λεπτομερούς Ανάλυσης Κόστους (DCAM), οι ερευνητές μπόρεσαν να δοκιμάσουν μια ποικιλία σεναρίων, συμπεριλαμβανομένης της τοποθέτησης εργοστασίων σε διαφορετικά μέρη του κόσμου και διαφορετικών τύπων κινήτρων παραγωγής. Χρησιμοποιώντας το μοντέλο, οι εταιρείες και οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτήν τη γραμμή βάσης για να εξετάσουν πώς διαφορετικές διαδικασίες και υλικά επηρεάζουν το κόστος. Το μοντέλο δεν εξετάζει την ενεργειακή παραγωγικότητα ή τη διάρκεια ζωής αυτών των μονάδων, οι οποίες αποτελούν ενεργούς τομείς έρευνας.
Ξεκινώντας με ένα βασικό μοντέλο ενός κατασκευαστή που κατασκευάζει μονάδες με απόδοση 25%, με ετήσια παραγωγική ικανότητα 3 γιγαβάτ στις ΗΠΑ, οι ερευνητές συνέκριναν την απόδοση και τις αποδόσεις κατασκευής για να προσδιορίσουν πώς μεταβάλλεται το κόστος των μονάδων καθώς αυξάνεται η ποσότητα της παραγόμενης ενέργειας. «Αυτό καταδεικνύει τη δύναμη της έρευνας στη βελτίωση της απόδοσης των συσκευών και στη μείωση του κόστους ανά βατ των μονάδων», δήλωσε ο Cordell.
Το άρθρο του περιοδικού, που συνέταξαν οι Michael Woodhouse και Emily Warren, σημειώνει ότι η απόδοση των μονάδων είναι μια δυναμική μεταβλητή στην πρόβλεψη του κόστους των στοιβαγμένων μονάδων, επειδή πολλές άλλες μεταβλητές έχουν αλλάξει και θα συνεχίσουν να αλλάζουν, προκειμένου να επιτευχθούν τα επίπεδα απόδοσης και ανθεκτικότητας που απαιτούνται για εμπορικά βιώσιμα φωτοβολταϊκά. Οι στοιβαγμένες μονάδες πρέπει να είναι τουλάχιστον 25% αποδοτικές για να είναι ανταγωνιστικές ως προς την τιμή και να χρησιμοποιούνται με άλλες ηλιακές τεχνολογίες. Το επόμενο βήμα στην εμπορευματοποίηση των στοιβαγμένων μονάδων χαλκογενιδίου/πυριτίου είναι η βελτίωση της αξιοπιστίας της τεχνολογίας και η επέκταση του πεδίου των αποδοτικών συσκευών στο πλήρες μέγεθος της μονάδας, διατηρώντας παράλληλα την απόδοση.
