Poprawa wydajności modułów i zwiększenie mocy produkcyjnych wzajemnie się uzupełniają, przyczyniając się do obniżenia kosztów modułów fotowoltaicznych z metalohalogenku, chalkogenku i krzemu. Naukowcy z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych zauważyli, że każdy czynnik wpływający na koszty może odgrywać podobną rolę, w zależności od zdolności producenta do rozbudowy i poprawy wydajności modułu.
Większość produkowanych obecnie modułów fotowoltaicznych (PV) opiera się na krzemowych ogniwach słonecznych z pojedynczym złączem. Łącząc krzem z innym materiałem ogniw słonecznych (takim jak metalohalogenek), producenci mogą tworzyć moduły słoneczne. Pozwala to na przetwarzanie większej ilości światła słonecznego w energię elektryczną niż sam krzem. Technologia łączenia w stosy jest wciąż w początkowej fazie rozwoju i istnieje wiele możliwości integracji MHP, obarczonych wieloma niewiadomymi pod względem kosztów i wydajności. Aby wypełnić tę lukę, naukowcy opracowali model kosztów produkcji, który wykorzysta istniejące urządzenia i procesy laboratoryjne w łańcuchu dostaw, aby porównać różne możliwe podejścia na dużą skalę.
Naukowcy przeanalizowali różne podejścia do budowy modułów piętrowanych i porównali wpływ kosztów produkcji na materiały użyte do ich wytworzenia, liczbę warstw urządzeń, koszt ich produkcji, lokalizację fabryki i inne czynniki. Stwierdzili, że czynnikami, które miały największy wpływ na koszty produkcji, były przepustowość fabryki i wydajność modułu.
„Jednym z pytań, na które odpowiada ten artykuł, jest: jaka jest wartość tej sprawności?” – powiedział Jacob Cordell, główny autor artykułu „Technoekonomiczna analiza tandemowych modułów solarnych z perowskitu i krzemu”, opublikowanego w czasopiśmie Joule. „Kluczowym wnioskiem jest to, że 2,5% wzrost bezwzględnej sprawności modułów zapewnia taką samą redukcję kosztów na jednostkę mocy, jak podwojenie wielkości elektrowni”.
Korzystając z publicznie dostępnego Szczegółowego Modelu Analizy Kosztów (DCAM), badacze mogli przetestować szereg scenariuszy, w tym lokalizację zakładów w różnych częściach świata oraz różne rodzaje zachęt produkcyjnych. Korzystając z tego modelu, firmy i badacze mogą wykorzystać ten punkt odniesienia do zbadania wpływu różnych procesów i materiałów na koszty. Model nie uwzględnia wydajności energetycznej ani żywotności tych modułów, które są obecnie przedmiotem aktywnych badań.
Wychodząc od modelu bazowego producenta wytwarzającego moduły o sprawności 25% i rocznej zdolności produkcyjnej wynoszącej 3 gigawaty w USA, badacze porównali wydajność i wydajność produkcji, aby określić, jak zmienia się koszt modułów wraz ze wzrostem generowanej energii. „To pokazuje, jak ważną rolę odgrywają badania w zwiększaniu wydajności urządzeń i obniżaniu kosztu watów modułów” – powiedział Cordell.
W artykule w czasopiśmie, którego autorami są Michael Woodhouse i Emily Warren, zauważono, że sprawność modułu jest zmienną dynamiczną w przewidywaniu kosztów modułów układanych w stosy, ponieważ wiele innych zmiennych uległo zmianie i będzie się nadal zmieniać, aby możliwe było osiągnięcie poziomów sprawności i trwałości wymaganych dla komercyjnie opłacalnej technologii fotowoltaicznej. Moduły układane w stosy muszą osiągać sprawność co najmniej 25%, aby były konkurencyjne cenowo i kompatybilne z innymi technologiami fotowoltaicznymi. Kolejnym krokiem w komercjalizacji modułów układanych w stosy chalkogenidowo-krzemowe jest poprawa niezawodności technologii i rozszerzenie zakresu wydajnych urządzeń do pełnego rozmiaru modułu przy jednoczesnym zachowaniu wydajności.
