Việc nâng cao hiệu suất mô-đun và mở rộng năng lực sản xuất đóng vai trò bổ sung cho nhau trong việc giảm chi phí của các mô-đun năng lượng mặt trời xếp chồng kim loại halogenua chalcogenide/silicon. Các nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (NREL) chỉ ra rằng: mỗi đòn bẩy chi phí có thể đóng vai trò tương tự, tùy thuộc vào khả năng mở rộng và cải thiện hiệu suất của mô-đun của nhà sản xuất.
Hầu hết các mô-đun quang điện (PV) được sản xuất hiện nay đều dựa trên các tế bào quang điện silicon đơn lớp, và bằng cách kết hợp silicon với một vật liệu tế bào quang điện khác (như halogen kim loại) để tạo thành một chồng các chalcogenide (MHP), các nhà sản xuất có thể tạo ra các mô-đun năng lượng mặt trời. Điều này có thể chuyển đổi nhiều ánh sáng mặt trời thành điện năng hơn so với chỉ sử dụng silicon. Công nghệ xếp chồng này vẫn đang trong giai đoạn đầu, và có nhiều lựa chọn đang được tìm kiếm để tích hợp MHP, với nhiều điều chưa biết về chi phí và hiệu suất. Để giải quyết khoảng trống này, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một mô hình chi phí sản xuất sẽ sử dụng các thiết bị hiện có và quy trình phòng thí nghiệm chuỗi cung ứng để so sánh các phương pháp tiếp cận khả thi khác nhau trên quy mô lớn.
Các nhà nghiên cứu đã xem xét nhiều phương pháp khác nhau để xây dựng các mô-đun xếp chồng và so sánh độ nhạy của chi phí sản xuất với các vật liệu được sử dụng để chế tạo chúng, số lượng lớp thiết bị, chi phí sản xuất thiết bị, vị trí nhà máy và các yếu tố khác. Họ nhận thấy rằng các yếu tố có tác động lớn nhất đến chi phí sản xuất là năng suất nhà máy và hiệu suất mô-đun.
“Một trong những câu hỏi mà bài báo này trả lời là: giá trị của hiệu suất này là gì?” Jacob Cordell, tác giả chính của bài báo “Phân tích kinh tế kỹ thuật của các mô-đun năng lượng mặt trời song song perovskite/silicon”, được công bố trên tạp chí Joule, cho biết. “Một điểm quan trọng cần lưu ý là mức tăng hiệu suất tuyệt đối 2,5% trong các mô-đun mang lại mức giảm chi phí trên mỗi đơn vị công suất tương đương với việc tăng gấp đôi quy mô nhà máy.”
Sử dụng Mô hình Phân tích Chi phí Chi tiết (DCAM) hiện đã được công bố rộng rãi, các nhà nghiên cứu đã có thể thử nghiệm nhiều kịch bản khác nhau, bao gồm việc đặt nhà máy ở các khu vực khác nhau trên thế giới và các loại ưu đãi sản xuất khác nhau. Bằng cách sử dụng mô hình này, các công ty và nhà nghiên cứu có thể sử dụng cơ sở dữ liệu này để xem xét các quy trình và vật liệu khác nhau ảnh hưởng đến chi phí như thế nào. Mô hình này không đề cập đến hiệu suất năng lượng hoặc tuổi thọ của các mô-đun này, vốn là những lĩnh vực nghiên cứu đang được tích cực tiến hành.
Bắt đầu với mô hình cơ bản của một nhà sản xuất các mô-đun với hiệu suất 25%, có công suất sản xuất hàng năm là 3 gigawatt tại Mỹ, các nhà nghiên cứu đã so sánh hiệu suất và năng suất sản xuất để xác định chi phí của các mô-đun thay đổi như thế nào khi lượng điện năng tạo ra tăng lên. "Điều này chứng minh sức mạnh của nghiên cứu trong việc cải thiện hiệu suất thiết bị và giảm chi phí trên mỗi watt của mô-đun," Cordell nói.
Bài báo trên tạp chí, do Michael Woodhouse và Emily Warren viết, lưu ý rằng hiệu suất mô-đun là một biến số động trong việc dự đoán chi phí của các mô-đun xếp chồng vì nhiều biến số khác đã và sẽ tiếp tục thay đổi để đạt được mức hiệu suất và độ bền cần thiết cho hệ thống quang điện (PV) khả thi về mặt thương mại. Các mô-đun xếp chồng phải đạt hiệu suất ít nhất 25% để có giá cả cạnh tranh và được sử dụng cùng với các công nghệ năng lượng mặt trời khác. Bước tiếp theo trong việc thương mại hóa các mô-đun xếp chồng chalcogenide/silicon là cải thiện độ tin cậy của công nghệ và mở rộng diện tích các thiết bị hiệu quả lên kích thước mô-đun đầy đủ trong khi vẫn duy trì hiệu suất.
