L'amélioration du rendement des modules et l'augmentation des capacités de production contribuent de manière complémentaire à la réduction du coût des modules solaires empilés à base de chalcogénures d'halogénures métalliques et de silicium. Les chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) du département de l'Énergie des États-Unis ont souligné que chaque levier de réduction des coûts peut jouer un rôle similaire, selon la capacité du fabricant à développer et à améliorer les performances du module.
La plupart des modules photovoltaïques (PV) actuellement fabriqués sont basés sur des cellules solaires en silicium à simple jonction. En associant le silicium à un autre matériau pour cellules solaires (comme un halogénure métallique) afin de former un empilement de chalcogénures (MHP), les fabricants peuvent créer des modules solaires capables de convertir davantage de lumière solaire en électricité que le silicium seul. Cette technologie d'empilement est encore à ses débuts et diverses options d'intégration des MHP sont explorées, avec de nombreuses inconnues en termes de coût et de performance. Pour combler cette lacune, les chercheurs ont élaboré un modèle de coûts de fabrication qui utilisera des dispositifs existants et des processus de laboratoire de la chaîne d'approvisionnement afin de comparer différentes approches possibles à grande échelle.
Les chercheurs ont examiné différentes méthodes de fabrication de modules empilés et comparé l'influence des matériaux utilisés, du nombre de couches, du coût de production, de la localisation de l'usine et d'autres facteurs sur les coûts de fabrication. Ils ont constaté que le débit de production et l'efficacité des modules étaient les facteurs ayant le plus d'impact sur les coûts de fabrication.
« L’une des questions auxquelles cet article répond est : quelle est la valeur de cette efficacité ? » a déclaré Jacob Cordell, auteur principal de l’article « Analyse technico-économique des modules solaires tandem pérovskite/silicium », publié dans la revue Joule. « Un enseignement clé est que le gain d’efficacité absolu de 2,5 % des modules permet une réduction des coûts par unité de capacité équivalente à un doublement de la taille de la centrale. »
Grâce au modèle d'analyse détaillée des coûts (DCAM), désormais accessible au public, les chercheurs ont pu tester différents scénarios, notamment l'implantation d'usines dans diverses régions du monde et différents types d'incitations à la production. Ce modèle permet aux entreprises et aux chercheurs d'utiliser cette base de référence pour examiner l'impact des différents procédés et matériaux sur les coûts. Il ne traite cependant pas de la productivité énergétique ni de la durée de vie de ces modules, qui font l'objet de recherches actives.
En partant d'un modèle de référence d'un fabricant produisant des modules avec un rendement de 25 % et une capacité de production annuelle de 3 gigawatts aux États-Unis, les chercheurs ont comparé le rendement et les taux de fabrication afin de déterminer comment le coût des modules varie en fonction de la puissance produite. « Cela démontre l'importance de la recherche pour améliorer le rendement des dispositifs et réduire le coût par watt des modules », a déclaré Cordell.
L'article, signé par Michael Woodhouse et Emily Warren, souligne que le rendement des modules est une variable dynamique dans la prévision du coût des modules empilés, car de nombreuses autres variables ont évolué et continueront d'évoluer afin d'atteindre les niveaux de rendement et de durabilité requis pour une exploitation commercialement viable du photovoltaïque. Les modules empilés doivent présenter un rendement d'au moins 25 % pour être compétitifs en termes de prix et compatibles avec d'autres technologies solaires. La prochaine étape de la commercialisation des modules empilés chalcogénure/silicium consiste à améliorer la fiabilité de la technologie et à étendre la gamme des dispositifs efficaces à la taille d'un module complet, tout en maintenant les performances.
