Підвищення ефективності модулів та розширення виробничих потужностей відіграють взаємодоповнюючу роль у зниженні вартості сонячних модулів, що складаються з металогалогенних халькогенідів/кремнію. Дослідники Національної лабораторії відновлюваної енергії Міністерства енергетики США (Національна лабораторія відновлюваної енергії Міністерства енергетики США, NREL) зазначили, що: кожен показник витрат може відігравати подібну роль, залежно від здатності виробника розширювати та покращувати продуктивність модуля.
Більшість фотоелектричних (ФЕ) модулів, що виробляються сьогодні, базуються на кремнієвих сонячних елементах з одним переходом, і, поєднуючи кремній з іншим матеріалом сонячних елементів (наприклад, галогенідом металу) для формування стеку халькогенідів (МХП), виробники можуть створювати сонячні модулі. Це може перетворити більше сонячного світла на електроенергію, ніж сам кремній. Ця технологія стекування все ще перебуває на ранніх стадіях, і існує безліч варіантів інтеграції МХП, з багатьма невідомими щодо вартості та продуктивності. Щоб усунути цю прогалину, дослідники створили модель виробничих витрат, яка використовуватиме існуючі пристрої та лабораторні процеси ланцюга поставок для порівняння різних можливих підходів у великих масштабах.
Дослідники розглянули різні підходи до створення багатошарових модулів та порівняли чутливість виробничих витрат до матеріалів, що використовуються для їх виготовлення, кількості шарів пристроїв, вартості виробництва пристроїв, розташування заводу та інших факторів. Вони виявили, що факторами, які найбільше впливали на виробничі витрати, були продуктивність заводу та ефективність модулів.
«Одне з питань, на яке відповідає ця стаття: яка цінність цієї ефективності?» — сказав Джейкоб Корделл, провідний автор статті «Техніко-економічний аналіз перовскітно-кремнієвих тандемних сонячних модулів», опублікованої в журналі Joule. «Ключовий висновок полягає в тому, що абсолютне підвищення ефективності модулів на 2,5% забезпечує таке ж зниження витрат на одиницю потужності, як і подвоєння розміру установки».
Використовуючи загальнодоступну модель детального аналізу витрат (DCAM), дослідники змогли протестувати різноманітні сценарії, включаючи розміщення заводів у різних частинах світу та різні типи стимулів для виробництва. За допомогою цієї моделі компанії та дослідники можуть використовувати цю базову модель для вивчення того, як різні процеси та матеріали впливають на витрати. Модель не враховує енергетичну продуктивність або термін служби цих модулів, які є активними напрямками досліджень.
Починаючи з базової моделі виробника модулів з 25-відсотковою ефективністю та річною виробничою потужністю 3 гігавати у США, дослідники порівняли ефективність та виробничий потенціал, щоб визначити, як змінюється вартість модулів зі збільшенням кількості виробленої енергії. «Це демонструє силу досліджень у підвищенні ефективності пристроїв та зниженні вартості модулів за ват», – сказав Корделл.
У статті журналу, авторами якої є Майкл Вудхаус та Емілі Воррен, зазначається, що ефективність модулів є динамічною змінною при прогнозуванні вартості штабельованих модулів, оскільки багато інших змінних змінилися та продовжуватимуть змінюватися, щоб мати змогу досягти рівнів ефективності та довговічності, необхідних для комерційно вигідних фотоелектричних систем. Штабельовані модулі повинні мати ефективність щонайменше 25%, щоб бути конкурентоспроможними за ціною та використовуватися з іншими сонячними технологіями. Наступним кроком у комерціалізації штабельованих модулів з халькогенідів/кремнію є підвищення надійності технології та розширення області ефективних пристроїв до повного розміру модуля, зберігаючи при цьому продуктивність.
