Come tagliare i costi del fotovoltaico tandem perovskite/silicio

Per tagliare i costi del fotovoltaico tandem perovskite/silicio ad alogenuri metallici, l’efficienza del modulo e l’espansione della capacità produttiva devono crescere assieme.

Basdti pensare che un guadagno di efficienza assoluta del 2,5% in un modulo fa scendere il costo al kW quanto un raddoppio della capacità produttiva della fabbrica.

La stima arriva da ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento Energia degli Stati Uniti ed è contenuta in una pubblicazione su Joule (link in basso)

Come noto, la maggior parte dei moduli FV prodotti oggi si basa su celle in silicio a giunzione singola. Associando invece il silicio a un altro materiale come le perovskiti ad alogenuri metallici, e creando così un tandem, si hanno moduli più performanti.

Gli annunci di record di efficienza per celle e moduli tandem alle perovskiti si susseguono, ma questa tecnologia è ancora nelle fasi iniziali e sono in corso vari progetti per integrare perovskiti e silicio, con molte incognite in termini di costi e prestazioni.

Per colmare questa lacuna, dunque, i ricercatori del NREL hanno creato un modello per stimare il costo di produzione di queste soluzioni, basandosi sui processi di laboratorio, sulle macchine e sulle catene di fornitura esistenti, per confrontare diversi possibili approcci su larga scala.

Nello studio “Technoeconomic analysis of perovskite/silicon tandem solar modules” si sono esaminati una serie di metodi per costruire un modulo tandem e, come detto, a pesare di più sui costi risultano la produttività della fabbrica e l’efficienza del modulo.

“Una conclusione fondamentale è che un guadagno di efficienza assoluta del 2,5% in un modulo fornisce la stessa riduzione del costo per capacità nominale del raddoppio delle dimensioni della fabbrica”, spiega Jacob Cordell, autore principale del paper.

Utilizzando il modello di analisi dei costi dettagliata (DCAM), ora disponibile al pubblico, i ricercatori hanno indagato vari scenari, tra cui eventuali variazioni di costo derivanti dall’ubicazione delle fabbriche in diverse parti del mondo e diversi tipi di incentivi alla produzione.

Rendendo disponibile questo modello – spiega una nota NREL – aziende e ricercatori possono utilizzare questa base di partenza per indagare in che modo i molti processi e materiali avranno un impatto sui costi.

Partendo da un modello di base in cui un produttore realizza moduli con un’efficienza del 25% negli Stati Uniti, con una capacità di produzione annuale di 3 GW, i ricercatori hanno effettuato un confronto simultaneo tra efficienza e produzione per determinare come il costo del modulo cambierebbe con l’aumento della capacità di generazione di potenza nominale.

“Ciò dimostra il potere della ricerca nel migliorare l’efficienza del dispositivo e ridurre il costo per Watt del modulo”, spiega Cordell.

I moduli tandem devono avere un’efficienza di almeno il 25% per essere competitivi in ​​termini di prezzo rispetto ad altre tecnologie solari.

Il modello proposto, si precisa, non affronta la produzione di energia o la durata di questi moduli, che sono aree attive di ricerca.

I prossimi passi per la commercializzazione dei moduli tandem perovskite/silicio, spiega la ricerca, sono il miglioramento dell’affidabilità della tecnologia sul campo e il trasferimento a livello di modulo delle efficienze che si stanno raggiungendo a livello di cella: sulla singola cella, ricordiamo, sì è arrivati oltre il 29%, come annunciato nei giorni scorsi anche da ricercatori di Nanjing University, Renshine Solar ed Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne.

Anche Enel Green Power, a settembre scorso, ha spiegato di aver ottenuto, insieme al francese Ines, il 29,8% di efficienza. Nella nuova fabbrica 3Sun in costruzione in Sicilia, oltre a moduli al silicio mono e bifacciali, con efficienze intorno al 25%, la società intende offrire anche moduli basati su celle di silicio-perovskite a eterogiunzione a partire dal 2026.

Come noto (si veda questo nostro approfondimento di settembre), però, il tallone d’Achille della tecnologia per ora resta la vita utile.

La parte organica della perovskite, infatti, soffre molto umidità, calore e, paradossalmente, i raggi solari, degradandosi rapidamente: se una cella al silicio può durare 30 anni, il record per una cella alla perovskite, prima che perda il 40% o più della sua efficienza, è di appena 10.000 ore, come dire circa 4-5 anni di esposizione al sole.

Nei laboratori industriali si lavora dunque alacremente per stabilizzare la perovskite: a settembre 2024 si censivano ben 143 aziende, note e meno note, attive su questi aspetti.The post Come tagliare i costi del fotovoltaico tandem perovskite/silicio first appeared on QualEnergia.it.