Los módulos en tándem de perovskita y silicio deben tener una eficiencia de al menos el 25% para poder competir en precio con otras tecnologías solares

El aumento de la eficiencia de los módulos y la ampliación de la capacidad de fabricación desempeñan papeles complementarios en la reducción de los costes de los módulos solares en tándem de haluro metálico, perovskita/silicio, según investigadores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía de Estados Unidos. Cada palanca de costes puede desempeñar un papel similar en función de la capacidad del fabricante para ampliar y mejorar el rendimiento de los módulos.

La mayoría de los módulos fotovoltaicos fabricados hoy en día se basan en células solares de silicio de una sola unión. Al combinar el silicio con otro material de célula solar, como las perovskitas de haluro metálico (MHP), creando así un tándem, los fabricantes pueden crear un módulo solar capaz de convertir más luz solar en electricidad que utilizando silicio solo. Esta tecnología en tándem está aún en sus primeras fases, y se barajan múltiples opciones para integrar MHP y silicio, con muchas incógnitas en cuanto a coste y rendimiento. Para subsanar esta carencia, los investigadores construyeron un modelo de costes de fabricación que combina procesos de laboratorio con equipos y cadenas de suministro existentes para comparar distintos enfoques posibles a escala.

Los investigadores examinaron diversos métodos para construir un módulo en tándem y compararon la sensibilidad de los costes de fabricación de los materiales utilizados para fabricar las capas del dispositivo, los costes del equipo de producción, la ubicación de la fábrica y otros factores. Los factores que más influyeron en los costes de fabricación fueron el rendimiento de la fábrica y la eficiencia del módulo.

El valor de la eficiencia

“Una de las preguntas a las que responde este artículo es cuál es el valor de esa eficiencia”, explica Jacob Cordell, autor principal del artículo “Technoeconomic analysis of perovskite/silicon tandem solar modules”, publicado en la revista Joule. “Una de las principales conclusiones es que un aumento de la eficiencia absoluta del 2,5% en un módulo proporciona la misma reducción del coste por capacidad nominal que duplicar el tamaño de la fábrica”.

Utilizando el Modelo de Análisis Detallado de Costes (DCAM), que ya está a disposición del público, los investigadores pudieron probar varios escenarios, incluidos los cambios en el coste resultantes de ubicar las fábricas en diferentes partes del mundo y diferentes tipos de incentivos de fabricación. Al poner este modelo a disposición del público, las empresas y los investigadores pueden utilizarlo como punto de partida para estudiar el impacto de los distintos procesos y materiales en los costes. Este modelo no aborda la producción de energía o la vida útil de estos módulos, que son áreas activas de investigación.

Partiendo de un modelo de referencia en el que un fabricante fabrica en Estados Unidos módulos con una eficiencia del 25% y una capacidad de producción anual de 3 gigavatios, los investigadores hicieron una comparación simultánea de la eficiencia y el rendimiento de fabricación para determinar cómo cambiaría el coste del módulo con el aumento de la capacidad nominal de generación de energía. “Esto demuestra el poder de la investigación para mejorar la eficiencia del dispositivo y reducir el coste por vatio del módulo”, afirma Cordell.

El artículo de la revista, del que son coautores Michael Woodhouse y Emily Warren, señala que la eficiencia del módulo es una variable dinámica para predecir el coste de los módulos en tándem porque muchas otras variables han cambiado y seguirán cambiando para poder alcanzar los niveles de eficiencia y durabilidad necesarios para que los módulos fotovoltaicos sean comercialmente viables.

Los módulos en tándem deben tener una eficiencia de al menos el 25% para poder competir en precio con otras tecnologías solares. Los próximos pasos para la comercialización de los módulos en tándem de perovskita/silicio son mejorar la fiabilidad de la tecnología sobre el terreno y ampliar la superficie de los dispositivos de alta eficiencia a módulos de tamaño completo manteniendo el rendimiento.