Повышение эффективности модулей и расширение производственных мощностей играют взаимодополняющую роль в снижении стоимости солнечных модулей на основе металлогалогенидных халькогенидов и кремния. Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL) отметили, что каждый из этих факторов может играть аналогичную роль в зависимости от способности производителя расширять производство и улучшать характеристики модуля.
Большинство современных фотоэлектрических (ФЭ) модулей основаны на однопереходных кремниевых солнечных элементах, и, комбинируя кремний с другим материалом солнечного элемента (например, галогенидом металла) для образования многослойной структуры из халькогенидов (МХП), производители могут создавать солнечные модули. Это позволяет преобразовывать больше солнечного света в электричество, чем один только кремний. Эта технология многослойного нанесения слоев все еще находится на ранней стадии развития, и существует множество вариантов интеграции МХП, при этом остается много неопределенностей в отношении стоимости и производительности. Для решения этой проблемы исследователи разработали модель себестоимости производства, которая будет использовать существующие устройства и лабораторные процессы цепочки поставок для сравнения различных возможных подходов в масштабе.
Исследователи изучили различные подходы к созданию многослойных модулей и сравнили зависимость производственных затрат от используемых материалов, количества слоев устройств, стоимости производства устройств, местоположения завода и других факторов. Они обнаружили, что наибольшее влияние на производственные затраты оказывают производительность завода и эффективность модулей.
«Один из вопросов, на который отвечает эта статья, — какова ценность этой эффективности?» — сказал Джейкоб Корделл, ведущий автор статьи «Технико-экономический анализ тандемных солнечных модулей на основе перовскита и кремния», опубликованной в журнале Joule. «Ключевой вывод заключается в том, что абсолютное повышение эффективности модулей на 2,5% обеспечивает такое же снижение затрат на единицу мощности, как и удвоение размера электростанции».
Используя теперь общедоступную модель детального анализа затрат (DCAM), исследователи смогли протестировать различные сценарии, включая размещение заводов в разных частях мира и различные виды производственных стимулов. Используя эту модель, компании и исследователи могут применять полученные базовые данные для изучения того, как различные процессы и материалы влияют на затраты. Модель не рассматривает энергоэффективность или срок службы этих модулей, которые являются активными областями исследований.
Начав с базовой модели производителя, выпускающего модули с КПД 25 процентов и годовой производственной мощностью 3 гигаватта в США, исследователи сравнили КПД и выход годной продукции, чтобы определить, как стоимость модулей меняется с увеличением вырабатываемой энергии. «Это демонстрирует силу исследований в повышении эффективности устройств и снижении стоимости одного ватта модулей», — сказал Корделл.
В статье, опубликованной в журнале Майклом Вудхаусом и Эмили Уоррен, отмечается, что эффективность модуля является динамическим фактором при прогнозировании стоимости многослойных модулей, поскольку многие другие переменные изменились и будут продолжать меняться для достижения уровней эффективности и долговечности, необходимых для коммерчески жизнеспособной фотоэлектрической энергетики. Многослойные модули должны иметь эффективность не менее 25%, чтобы быть конкурентоспособными по цене и использоваться с другими солнечными технологиями. Следующим шагом в коммерциализации многослойных модулей из халькогенидов и кремния является повышение надежности технологии и расширение области применения эффективных устройств до размеров полноразмерных модулей при сохранении производительности.
