Forbedring av moduleffektiviteten og utvidelse av produksjonskapasiteten spiller komplementære roller i å redusere kostnadene for solcellemoduler stablet med metallhalogenidkalkogenid/silisium. Forskere ved det amerikanske energidepartementets nasjonale laboratorium for fornybar energi (NREL) påpekte at hver kostnadsutnyttelse kan spille en lignende rolle, avhengig av produsentens evne til å utvide og forbedre modulens ytelse.
De fleste fotovoltaiske (PV) moduler som produseres i dag er basert på enkeltledds silisiumsolceller, og ved å pare silisium med et annet solcellemateriale (som et metallhalogenid) for å danne en stabel av kalkogenider (MHP-er), kan produsenter lage solcellemoduler. Dette kan konvertere mer sollys til elektrisitet enn silisium alene. Denne stablingsteknologien er fortsatt i en tidlig fase, og det finnes en rekke alternativer for å integrere MHP-er, med mange ukjente faktorer når det gjelder kostnader og ytelse. For å tette dette gapet konstruerte forskerne en produksjonskostnadsmodell som vil bruke eksisterende enheter og laboratorieprosesser i forsyningskjeden for å sammenligne ulike mulige tilnærminger i stor skala.
Forskerne undersøkte ulike tilnærminger til å bygge stablede moduler og sammenlignet følsomheten til produksjonskostnadene i forhold til materialene som ble brukt til å produsere dem, antall enhetslag, produksjonskostnadene for enhetene, fabrikkens plassering og andre faktorer. De fant ut at faktorene som hadde størst innvirkning på produksjonskostnadene var fabrikkens gjennomstrømning og moduleffektivitet.
«Et av spørsmålene denne artikkelen besvarer er: hva er verdien av denne effektiviteten?» sa Jacob Cordell, hovedforfatter av artikkelen «Technoeconomic analysis of perovskite/silicon tandem solar modules», publisert i tidsskriftet Joule. «En viktig konklusjon er at den absolutte effektivitetsøkningen på 2,5 % i modulene gir samme kostnadsreduksjon per kapasitetsenhet som å doble størrelsen på anlegget.»
Ved å bruke den nå offentlig tilgjengelige Detailed Cost Analysis Model (DCAM), kunne forskere teste en rekke scenarier, inkludert plassering av fabrikker i forskjellige deler av verden og ulike typer produksjonsinsentiver. Ved å bruke modellen kan bedrifter og forskere bruke dette grunnlaget til å undersøke hvordan ulike prosesser og materialer påvirker kostnadene. Modellen tar ikke for seg energiproduktiviteten eller levetiden til disse modulene, som er aktive forskningsområder.
Forskerne startet med en grunnlinjemodell av en produsent som lager moduler med 25 prosent effektivitet, med en årlig produksjonskapasitet på 3 gigawatt i USA, og sammenlignet effektivitet og produksjonsutbytte for å bestemme hvordan kostnaden for modulene varierer etter hvert som mengden generert strøm øker. «Dette demonstrerer kraften i forskningen når det gjelder å forbedre enhetseffektiviteten og redusere kostnaden per watt for moduler», sa Cordell.
Tidsskriftartikkelen, forfattet av Michael Woodhouse og Emily Warren, bemerker at moduleffektivitet er en dynamisk variabel i å forutsi kostnaden for stablede moduler fordi mange andre variabler har endret seg og vil fortsette å endre seg for å kunne oppnå nivåene av effektivitet og holdbarhet som kreves for kommersielt levedyktig PV. Stablede moduler må være minst 25 % effektive for å være priskonkurransedyktige og brukes med annen solteknologi. Neste trinn i kommersialiseringen av stablede moduler av kalkogenid/silisium er å forbedre teknologiens pålitelighet og utvide området for effektive enheter til full modulstørrelse samtidig som ytelsen opprettholdes.
