Moduulien tehokkuuden parantaminen ja valmistuskapasiteetin laajentaminen täydentävät toisiaan metallihalogenidikalkogenidi/pii-pinottujen aurinkopaneelien kustannusten alentamisessa. Yhdysvaltain energiaministeriön kansallisen uusiutuvan energian laboratorion (US Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory, NREL) tutkijat huomauttivat, että jokaisella kustannusvipuvaikutuksella voi olla samanlainen rooli riippuen valmistajan kyvystä laajentaa ja parantaa moduulin suorituskykyä.
Useimmat nykyään valmistettavat aurinkosähkömoduulit (PV) perustuvat yksiliitosisiin piiaurinkokennoihin, ja yhdistämällä piitä toiseen aurinkokennomateriaaliin (kuten metallihalogenidiin) kalkogenidien (MHP) pinon muodostamiseksi valmistajat voivat luoda aurinkomoduuleja. Tämä voi muuntaa enemmän auringonvaloa sähköksi kuin pelkkä pii. Tämä pinoamistekniikka on vielä alkuvaiheessa, ja MHP:iden integroimiseksi etsitään useita vaihtoehtoja, joihin liittyy monia tuntemattomia kustannuksia ja suorituskykyä. Tämän puutteen ratkaisemiseksi tutkijat laativat valmistuskustannusmallin, jossa käytetään olemassa olevia laitteita ja toimitusketjun laboratorioprosesseja eri mahdollisten lähestymistapojen vertailemiseen skaalautuvasti.
Tutkijat tarkastelivat erilaisia lähestymistapoja pinottujen moduulien rakentamiseen ja vertasivat valmistuskustannusten herkkyyttä niiden valmistuksessa käytettyjen materiaalien, laitekerrosten lukumäärän, laitteiden tuotantokustannusten, tehtaan sijainnin ja muiden tekijöiden suhteen. He havaitsivat, että valmistuskustannuksiin eniten vaikuttavia tekijöitä olivat tehtaan läpivirtaus ja moduulien tehokkuus.
”Yksi kysymyksistä, joihin tämä tutkimus vastaa, on: mikä on tämän hyötysuhteen arvo?”, sanoo Jacob Cordell, Joule-lehdessä julkaistun artikkelin ”Technoeconomic analysis of perovskite/silicon tandem solar modules” pääkirjoittaja. ”Keskeinen havainto on, että moduulien 2,5 prosentin absoluuttinen hyötysuhteen kasvu tarjoaa saman kustannussäästön kapasiteettiyksikköä kohden kuin laitoksen koon kaksinkertaistaminen.”
Käyttämällä nyt julkisesti saatavilla olevaa yksityiskohtaista kustannusanalyysimallia (DCAM) tutkijat pystyivät testaamaan erilaisia skenaarioita, mukaan lukien tehtaiden sijoittamista eri puolille maailmaa ja erilaisia valmistuksen kannustimia. Mallin avulla yritykset ja tutkijat voivat käyttää tätä lähtötilannetta tutkiakseen, miten eri prosessit ja materiaalit vaikuttavat kustannuksiin. Malli ei käsittele näiden moduulien energiantuottavuutta tai käyttöikää, jotka ovat aktiivisia tutkimusalueita.
Tutkijat aloittivat perusmallilla, jossa valmistaja valmistaa moduuleja 25 prosentin hyötysuhteella ja jonka vuotuinen tuotantokapasiteetti on Yhdysvalloissa 3 gigawattia. He vertasivat hyötysuhdetta ja valmistusmääriä selvittääkseen, miten moduulien hinta vaihtelee tuotetun energian määrän kasvaessa. "Tämä osoittaa tutkimuksen voiman laitteiden hyötysuhteen parantamisessa ja moduulien wattikohtaisen hinnan alentamisessa", Cordell sanoi.
Michael Woodhousen ja Emily Warrenin kirjoittamassa tieteellisessä artikkelissa todetaan, että moduulien hyötysuhde on dynaaminen muuttuja pinottujen moduulien kustannusten ennustamisessa, koska monet muut muuttujat ovat muuttuneet ja muuttuvat edelleen, jotta voidaan saavuttaa kaupallisesti kannattavien aurinkosähköjärjestelmien edellyttämä hyötysuhde ja kestävyys. Pinottujen moduulien on oltava vähintään 25 % tehokkaita, jotta ne olisivat hintakilpailukykyisiä ja niitä voitaisiin käyttää muiden aurinkoteknologioiden kanssa. Seuraava askel kalkogenidi/pii-pinottujen moduulien kaupallistamisessa on parantaa teknologian luotettavuutta ja laajentaa tehokkaiden laitteiden aluetta täyteen moduulikokoon suorituskykyä säilyttäen.
