La mejora de la eficiencia de los módulos y la ampliación de la capacidad de fabricación desempeñan funciones complementarias en la reducción del coste de los módulos solares apilados de calcogenuro de haluro metálico/silicio. Los investigadores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables del Departamento de Energía de EE. UU. (NREL) señalaron que: cada factor de reducción de costes puede desempeñar una función similar, dependiendo de la capacidad del fabricante para ampliar y mejorar el rendimiento del módulo.
La mayoría de los módulos fotovoltaicos (FV) fabricados actualmente se basan en células solares de silicio de unión simple. Al combinar el silicio con otro material para células solares (como un haluro metálico) para formar una pila de calcogenuros (MHP), los fabricantes pueden crear módulos solares. Esto permite convertir más luz solar en electricidad que el silicio solo. Esta tecnología de apilamiento aún se encuentra en sus primeras etapas, y se están explorando diversas opciones para integrar los MHP, con muchas incógnitas en cuanto a coste y rendimiento. Para abordar esta brecha, los investigadores construyeron un modelo de costes de fabricación que utilizará dispositivos existentes y procesos de laboratorio de la cadena de suministro para comparar diferentes enfoques posibles a gran escala.
Los investigadores analizaron diversos métodos para la construcción de módulos apilados y compararon la sensibilidad de los costos de fabricación a los materiales utilizados, el número de capas de dispositivos, el costo de producción, la ubicación de la fábrica y otros factores. Descubrieron que los factores que más influían en los costos de fabricación eran el rendimiento de la fábrica y la eficiencia del módulo.
«Una de las preguntas que responde este artículo es: ¿cuál es el valor de esta eficiencia?», afirmó Jacob Cordell, autor principal del artículo «Análisis tecnoeconómico de módulos solares tándem de perovskita/silicio», publicado en la revista Joule. «Una conclusión clave es que el aumento absoluto de eficiencia del 2,5 % en los módulos proporciona la misma reducción de costes por unidad de capacidad que duplicar el tamaño de la planta».
Utilizando el Modelo Detallado de Análisis de Costos (DCAM), ahora disponible públicamente, los investigadores pudieron probar diversos escenarios, incluyendo la ubicación de plantas en diferentes partes del mundo y distintos tipos de incentivos a la fabricación. Mediante este modelo, las empresas y los investigadores pueden utilizar esta base para analizar cómo los diferentes procesos y materiales afectan los costos. El modelo no aborda la productividad energética ni la vida útil de estos módulos, que son áreas de investigación activa.
Partiendo de un modelo base de un fabricante que produce módulos con una eficiencia del 25 % y una capacidad de producción anual de 3 gigavatios en EE. UU., los investigadores compararon la eficiencia y el rendimiento de fabricación para determinar cómo varía el costo de los módulos a medida que aumenta la cantidad de energía generada. «Esto demuestra el poder de la investigación para mejorar la eficiencia de los dispositivos y reducir el costo por vatio de los módulos», afirmó Cordell.
El artículo de la revista, escrito por Michael Woodhouse y Emily Warren, señala que la eficiencia del módulo es una variable dinámica para predecir el costo de los módulos apilados, ya que muchas otras variables han cambiado y seguirán cambiando para lograr los niveles de eficiencia y durabilidad necesarios para la viabilidad comercial de la energía fotovoltaica. Los módulos apilados deben tener una eficiencia de al menos el 25 % para ser competitivos en precio y poder utilizarse con otras tecnologías solares. El siguiente paso en la comercialización de los módulos apilados de calcogenuro/silicio es mejorar la fiabilidad de la tecnología y ampliar el área de dispositivos eficientes al tamaño completo del módulo, manteniendo el rendimiento.
