Mellorar a eficiencia dos módulos e ampliar a capacidade de fabricación desempeñan papeis complementarios na redución do custo dos módulos solares apilados de calcoxenuro de haloxenuro metálico/silicio. Os investigadores do Laboratorio Nacional de Enerxías Renovables do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos (NREL, Laboratorio Nacional de Enerxías Renovables do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos) sinalaron que cada influencia de custos pode desempeñar un papel similar, dependendo da capacidade do fabricante para ampliar e mellorar o rendemento do módulo.
A maioría dos módulos fotovoltaicos (FV) fabricados hoxe en día baséanse en células solares de silicio de unión única e, ao emparellar o silicio con outro material de célula solar (como un haluro metálico) para formar unha pila de calcoxenuros (MHP), os fabricantes poden crear módulos solares. Isto pode converter máis luz solar en electricidade que o silicio só. Esta tecnoloxía de apilamento aínda está nas súas primeiras etapas e hai unha variedade de opcións que se buscan para integrar os MHP, con moitas incógnitas en termos de custo e rendemento. Para abordar esta lagoa, os investigadores construíron un modelo de custos de fabricación que utilizará os dispositivos existentes e os procesos de laboratorio da cadea de subministración para comparar diferentes enfoques posibles a escala.
Os investigadores examinaron varias maneiras de construír módulos apilados e compararon a sensibilidade dos custos de fabricación cos materiais empregados para fabricalos, o número de capas do dispositivo, o custo de produción dos dispositivos, a localización da fábrica e outros factores. Descubriron que os factores que tiveron o maior impacto nos custos de fabricación foron o rendemento da fábrica e a eficiencia dos módulos.
«Unha das preguntas ás que responde este artigo é: cal é o valor desta eficiencia?», afirmou Jacob Cordell, autor principal do artigo «Análise tecnoeconómica de módulos solares en tándem de perovskita/silicio», publicado na revista Joule. «Unha conclusión clave é que o aumento de eficiencia absoluta do 2,5 % nos módulos proporciona a mesma redución de custos por unidade de capacidade que duplicar o tamaño da planta».
Usando o Modelo de Análise Detallada de Custos (DCAM), agora dispoñible publicamente, os investigadores puideron probar unha variedade de escenarios, incluíndo a localización de plantas en diferentes partes do mundo e diferentes tipos de incentivos de fabricación. Ao usar o modelo, as empresas e os investigadores poden usar esta liña de base para examinar como os diferentes procesos e materiais afectan os custos. O modelo non aborda a produtividade enerxética nin a vida útil destes módulos, que son áreas activas de investigación.
Partindo dun modelo de referencia dun fabricante que fabrica módulos cunha eficiencia do 25 %, cunha capacidade de produción anual de 3 gigavatios nos Estados Unidos, os investigadores compararon a eficiencia e o rendemento da fabricación para determinar como varía o custo dos módulos a medida que aumenta a cantidade de enerxía xerada. «Isto demostra o poder da investigación para mellorar a eficiencia dos dispositivos e reducir o custo por vatio dos módulos», afirmou Cordell.
O artigo da revista, escrito por Michael Woodhouse e Emily Warren, sinala que a eficiencia dos módulos é unha variable dinámica á hora de predicir o custo dos módulos apilados porque moitas outras variables cambiaron e seguirán cambiando para poder alcanzar os niveis de eficiencia e durabilidade necesarios para unha enerxía fotovoltaica comercialmente viable. Os módulos apilados deben ter unha eficiencia de polo menos o 25 % para seren competitivos en canto a prezos e utilizarse con outras tecnoloxías solares. O seguinte paso na comercialización de módulos apilados de calcoxenuro/silicio é mellorar a fiabilidade da tecnoloxía e ampliar a área de dispositivos eficientes ao tamaño completo do módulo, mantendo ao mesmo tempo o rendemento.
