Het verbeteren van de module-efficiëntie en het uitbreiden van de productiecapaciteit spelen een complementaire rol bij het verlagen van de kosten van gestapelde zonnepanelen op basis van metaalhalidechalcogeniden en silicium. Onderzoekers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) van het Amerikaanse ministerie van Energie wezen erop dat beide kostenbesparende factoren een vergelijkbare rol kunnen spelen, afhankelijk van het vermogen van de fabrikant om de prestaties van de module te verbeteren en uit te breiden.
De meeste fotovoltaïsche (PV) modules die tegenwoordig worden geproduceerd, zijn gebaseerd op siliciumzonnecellen met één junctie. Door silicium te combineren met een ander zonnecelmateriaal (zoals een metaalhalide) om een stapel chalcogeniden (MHP's) te vormen, kunnen fabrikanten zonnepanelen maken. Dit kan meer zonlicht omzetten in elektriciteit dan silicium alleen. Deze stapeltechnologie bevindt zich nog in een vroeg stadium en er wordt gezocht naar verschillende opties om MHP's te integreren, waarbij nog veel onbekend is op het gebied van kosten en prestaties. Om deze lacune op te vullen, hebben de onderzoekers een model voor de productiekosten ontwikkeld dat gebruikmaakt van bestaande apparaten en processen in de toeleveringsketen om verschillende mogelijke benaderingen op grote schaal te vergelijken.
De onderzoekers bestudeerden verschillende benaderingen voor het bouwen van gestapelde modules en vergeleken de gevoeligheid van de productiekosten voor de gebruikte materialen, het aantal apparaatlagen, de productiekosten, de locatie van de fabriek en andere factoren. Ze ontdekten dat de factoren met de grootste impact op de productiekosten de doorvoersnelheid van de fabriek en de module-efficiëntie waren.
"Een van de vragen die dit artikel beantwoordt, is: wat is de waarde van deze efficiëntie?", aldus Jacob Cordell, hoofdauteur van het artikel "Technoeconomic analysis of perovskite/silicon tandem solar modules", gepubliceerd in het tijdschrift Joule. "Een belangrijke conclusie is dat de absolute efficiëntiewinst van 2,5% in de modules dezelfde kostenbesparing per eenheid capaciteit oplevert als een verdubbeling van de omvang van de installatie."
Met behulp van het nu openbaar beschikbare Detailed Cost Analysis Model (DCAM) konden onderzoekers verschillende scenario's testen, waaronder de vestiging van fabrieken in verschillende delen van de wereld en verschillende soorten productie-incentives. Door het model te gebruiken, kunnen bedrijven en onderzoekers deze basislijn gebruiken om te onderzoeken hoe verschillende processen en materialen de kosten beïnvloeden. Het model behandelt niet de energieproductiviteit of de levensduur van deze modules, dit zijn actieve onderzoeksgebieden.
Uitgaande van een basismodel van een fabrikant die modules produceert met een rendement van 25 procent en een jaarlijkse productiecapaciteit van 3 gigawatt in de VS, vergeleken de onderzoekers het rendement en de productieopbrengst om te bepalen hoe de kosten van de modules variëren naarmate de hoeveelheid opgewekte energie toeneemt. "Dit toont de kracht van onderzoek aan om de efficiëntie van apparaten te verbeteren en de kosten per watt van modules te verlagen", aldus Cordell.
Het artikel, geschreven door Michael Woodhouse en Emily Warren, stelt dat de module-efficiëntie een dynamische variabele is bij het voorspellen van de kosten van gestapelde modules. Dit komt doordat veel andere variabelen zijn veranderd en zullen blijven veranderen om de vereiste efficiëntie en duurzaamheid voor commercieel haalbare PV-systemen te bereiken. Gestapelde modules moeten een rendement van minstens 25% hebben om concurrerend te zijn qua prijs en te kunnen worden gebruikt in combinatie met andere zonnetechnologieën. De volgende stap in de commercialisering van gestapelde chalcogenide/silicium-modules is het verbeteren van de betrouwbaarheid van de technologie en het uitbreiden van het gebied met efficiënte modules tot volledige afmetingen, met behoud van de prestaties.
