Att förbättra modulernas effektivitet och utöka tillverkningskapaciteten spelar kompletterande roller i att minska kostnaden för solmoduler bestående av metallhalogenidkalkogenid/kisel. Forskare vid US Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL) påpekade att varje kostnadshävstång kan spela en liknande roll, beroende på tillverkarens förmåga att expandera och förbättra modulens prestanda.
De flesta solcellsmoduler (PV) som tillverkas idag är baserade på kiselsolceller med enkel övergång, och genom att para ihop kisel med ett annat solcellsmaterial (såsom en metallhalogenid) för att bilda en stapel av kalkogenider (MHP) kan tillverkare skapa solmoduler. Detta kan omvandla mer solljus till elektricitet än enbart kisel. Denna staplingsteknik är fortfarande i ett tidigt skede, och det finns en mängd olika alternativ som söks för att integrera MHP, med många okända faktorer när det gäller kostnad och prestanda. För att åtgärda denna brist konstruerade forskarna en tillverkningskostnadsmodell som kommer att använda befintliga enheter och laboratorieprocesser i leveranskedjan för att jämföra olika möjliga metoder i stor skala.
Forskarna undersökte olika metoder för att bygga staplade moduler och jämförde tillverkningskostnadernas känslighet i förhållande till de material som används för att tillverka dem, antalet lager av enheter, kostnaden för att producera enheterna, fabrikens läge och andra faktorer. De fann att de faktorer som hade störst inverkan på tillverkningskostnaderna var fabriksgenomströmning och moduleffektivitet.
”En av frågorna som den här artikeln besvarar är: vad är värdet av denna effektivitet?”, säger Jacob Cordell, huvudförfattare till artikeln ”Technoeconomic analysis of perovskite/silicon tandem solar modules”, publicerad i tidskriften Joule. ”En viktig slutsats är att den absoluta effektivitetsvinsten på 2,5 % i modulerna ger samma kostnadsminskning per kapacitetsenhet som att fördubbla anläggningens storlek.”
Med hjälp av den nu allmänt tillgängliga Detailed Cost Analysis Model (DCAM) kunde forskare testa en mängd olika scenarier, inklusive att placera fabriker i olika delar av världen och olika typer av tillverkningsincitament. Genom att använda modellen kan företag och forskare använda denna baslinje för att undersöka hur olika processer och material påverkar kostnaderna. Modellen tar inte upp energiproduktiviteten eller livslängden för dessa moduler, vilka är aktiva forskningsområden.
Med utgångspunkt i en baslinjemodell av en tillverkare som tillverkar moduler med 25 procents effektivitet, med en årlig produktionskapacitet på 3 gigawatt i USA, jämförde forskarna effektivitet och tillverkningsutbyte för att fastställa hur kostnaden för modulerna varierar när mängden genererad ström ökar. "Detta visar forskningens kraft i att förbättra enheternas effektivitet och minska kostnaden per watt för moduler", sa Cordell.
Tidskriftsartikeln, författad av Michael Woodhouse och Emily Warren, noterar att moduleffektivitet är en dynamisk variabel för att förutsäga kostnaden för staplade moduler eftersom många andra variabler har förändrats och kommer att fortsätta att förändras för att kunna uppnå de nivåer av effektivitet och hållbarhet som krävs för kommersiellt gångbar solcellsproduktion. Staplade moduler måste vara minst 25 % effektiva för att vara prismässigt konkurrenskraftiga och kunna användas med andra soltekniker. Nästa steg i kommersialiseringen av staplade moduler av kalkogenid/kisel är att förbättra teknikens tillförlitlighet och utöka området för effektiva enheter till full modulstorlek samtidigt som prestandan bibehålls.
