A melhoria da eficiência dos módulos e a expansão da capacidade de produção desempenham papéis complementares na redução do custo dos módulos solares de haleto metálico/silício. Pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia dos EUA (NREL) destacaram que cada alavancagem de custo pode desempenhar um papel semelhante, dependendo da capacidade do fabricante de expandir e aprimorar o desempenho do módulo.
A maioria dos módulos fotovoltaicos (PV) fabricados atualmente é baseada em células solares de silício de junção única. Ao combinar o silício com outro material de célula solar (como um haleto metálico) para formar uma pilha de calcogenetos (MHPs), os fabricantes podem criar módulos solares. Isso permite converter mais luz solar em eletricidade do que o silício sozinho. Essa tecnologia de empilhamento ainda está em seus estágios iniciais, e diversas opções estão sendo exploradas para integrar os MHPs, com muitas incógnitas em termos de custo e desempenho. Para abordar essa lacuna, os pesquisadores construíram um modelo de custo de fabricação que utilizará dispositivos existentes e processos de laboratório da cadeia de suprimentos para comparar diferentes abordagens possíveis em escala.
Os pesquisadores examinaram diversas abordagens para a construção de módulos empilhados e compararam a sensibilidade dos custos de fabricação aos materiais utilizados, ao número de camadas do dispositivo, ao custo de produção dos dispositivos, à localização da fábrica e a outros fatores. Eles descobriram que os fatores que tiveram maior impacto nos custos de fabricação foram a produtividade da fábrica e a eficiência do módulo.
"Uma das perguntas que este artigo responde é: qual o valor dessa eficiência?", disse Jacob Cordell, autor principal do artigo "Análise tecnoeconômica de módulos solares tandem de perovskita/silício", publicado na revista Joule. "Uma conclusão fundamental é que o ganho de 2,5% em eficiência absoluta nos módulos proporciona a mesma redução de custo por unidade de capacidade que dobrar o tamanho da usina."
Utilizando o Modelo de Análise de Custos Detalhado (DCAM, na sigla em inglês), agora disponível ao público, pesquisadores puderam testar diversos cenários, incluindo a localização de fábricas em diferentes partes do mundo e diferentes tipos de incentivos à produção. Com o uso do modelo, empresas e pesquisadores podem utilizar essa base de referência para examinar como diferentes processos e materiais afetam os custos. O modelo não aborda a produtividade energética ou a vida útil desses módulos, que são áreas de pesquisa ativa.
Partindo de um modelo básico de um fabricante que produz módulos com 25% de eficiência e capacidade de produção anual de 3 gigawatts nos EUA, os pesquisadores compararam a eficiência e o rendimento da fabricação para determinar como o custo dos módulos varia conforme o aumento da quantidade de energia gerada. "Isso demonstra o poder da pesquisa em aprimorar a eficiência dos dispositivos e reduzir o custo por watt dos módulos", disse Cordell.
O artigo científico, de autoria de Michael Woodhouse e Emily Warren, observa que a eficiência do módulo é uma variável dinâmica na previsão do custo de módulos empilhados, pois muitas outras variáveis mudaram e continuarão mudando para que se possa atingir os níveis de eficiência e durabilidade exigidos para a viabilidade comercial da energia fotovoltaica. Os módulos empilhados devem ter pelo menos 25% de eficiência para serem competitivos em termos de preço e utilizados com outras tecnologias solares. O próximo passo na comercialização de módulos empilhados de calcogeneto/silício é aprimorar a confiabilidade da tecnologia e expandir a área de dispositivos eficientes para o tamanho total do módulo, mantendo o desempenho.
