Aumentar a eficiência do painel e expandir a capacidade de fabricação desempenham papéis complementares na redução de custos de módulos fotovoltaicos tandem de perovskita/silício de haleto metálico, de acordo com pesquisadores do NREL (National Renewable Energy Laboratory). Cada alavanca de custo pode desempenhar um papel semelhante, dependendo da capacidade do fabricante de aumentar a escala e melhorar o desempenho do módulo.
Segundo o laboratório do do Departamento de Energia dos EUA, a maioria dos painéis fabricados hoje são baseados em células solares de silício de junção única. Ao parear silício com outro material de célula solar, como perovskitas de haleto metálico (MHPs), criando assim um tandem, o NREL afirmou que os fabricantes podem criar um módulo que pode converter mais luz solar em eletricidade do que usar apenas silício.
Essa tecnologia tandem ainda está nos estágios iniciais, e há várias opções sendo buscadas para integrar MHPs e silício, com muitas incógnitas em termos de custo e desempenho. Para abordar essa lacuna, os pesquisadores construíram um modelo de custo de fabricação que combina processos de laboratório com equipamentos e cadeias de suprimentos existentes para comparar diferentes abordagens possíveis em escala.
Eles examinaram uma variedade de métodos para construir um módulo tandem e compararam a sensibilidade dos custos de fabricação dos materiais usados para fabricar camadas de dispositivos, custos de equipamentos de produção, localização da fábrica e outros fatores. Os fatores que os mesmos descobriram que impactam os custos de fabricação mais significativamente foram o rendimento da fábrica e a eficiência do painel.
“Uma das perguntas que este artigo responde é: qual é o valor dessa eficiência”, disse Jacob Cordell, autor principal do artigo “Análise tecno-econômica de painéis solares tandem de perovskita/silício”, que aparece no periódico Joule. “Uma conclusão importante é que um ganho de eficiência absoluta de 2,5% em um módulo fornece a mesma redução no custo por capacidade nominal do que dobrar o tamanho da sua fábrica”, apontou.
Usando o DCAM (Detailed Cost Analysis Model), que agora está disponível publicamente, os pesquisadores conseguiram testar vários cenários, incluindo quaisquer mudanças no custo que resultem da localização de fábricas em diferentes partes do mundo e diferentes tipos de incentivos de fabricação.
NREL destaca oportunidades para fabricação de painéis de perovskita
Ao disponibilizar esse modelo, empresas e pesquisadores podem usar essa linha de base para investigar como processos e materiais variados impactarão os custos. Tal modelo não aborda a produção de energia ou a vida útil desses módulos, que são áreas ativas de pesquisa.
Começando com um modelo de base em que um fabricante fabrica painéis com eficiência de 25% nos Estados Unidos com uma capacidade de produção anual de 3 GW, os pesquisadores fizeram uma comparação simultânea de eficiência e produção de fabricação para determinar como o custo do módulo mudaria com o aumento da capacidade de geração de energia nominal. “Isso mostra o poder da pesquisa para melhorar a eficiência do dispositivo e reduzir o custo por watt do módulo”, disse Cordell.
O artigo do periódico, co autorado por Michael Woodhouse e Emily Warren, observou que a eficiência do painel é uma variável dinâmica para prever o custo dos módulos tandem porque muitas outras variáveis mudaram e continuarão mudando para conseguir atingir os níveis de eficiência e durabilidade necessários para módulos fotovoltaicos comercialmente viáveis.
De acordo com o NREL, os painéis tandem devem ter uma eficiência de pelo menos 25% para serem competitivos em preço com outras tecnologias fotovoltaicas. Os próximos passos para a comercialização de módulos tandem de perovskita/silício, conforme o laboratório, são melhorar a confiabilidade da tecnologia no campo e dimensionar a área de dispositivos de alta eficiência para tamanhos de módulo completos, mantendo o desempenho.
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