Forskning finder silicium-baseret, tandem solcellemoduler kan konkurrere på solcellemarkedet

Ny forskning i solenergi fra Arizona State University viser, at siliciumbaseret, tandem solcellemoduler, som konverterer sollys til elektricitet med højere effektivitet end nuværende moduler, vil blive mere og mere attraktivt i USA.

Et papir, der udforsker omkostningerne kontra øget effektivitet ved en ny solcelleteknologi, med titlen "Teknisk-økonomisk levedygtighed af siliciumbaseret, tandem fotovoltaiske moduler i USA, " vises i Naturenergi denne uge. Artiklen er forfattet af ASU Fulton Schools of Engineering, Assistant Research Professor Zhengshan J. Yu, Kandidatstuderende Joe V. Carpenter og adjunkt Zachary Holman.

Department of Energy's SunShot Initiative blev lanceret i 2011 med et mål om at gøre solenergi konkurrencedygtig med konventionelle energikilder i 2020. Programmet nåede sit mål på $0,06 pr. kilowatt-time tre år for tidligt og et nyt mål på $0,03 pr. kilowatt-time inden 2030 er fastsat. Forøgelse af effektiviteten af ​​fotovoltaiske moduler er en vej til at reducere omkostningerne ved solenergi til dette nye mål. Hvis nået, målet forventes at tredoble mængden af ​​installeret solcelle i USA i 2030 sammenlignet med business-as-usual-scenariet.

Men ifølge Holman, "den dominerende eksisterende teknologi - silicium - er mere end 90 procent af vejen til sin teoretiske effektivitetsgrænse, "fremkalder et behov for at udforske nye teknologier. Mere effektive teknologier vil uden tvivl være dyrere, imidlertid, hvilket fik Holman og medforfattere til at spørge, "berettiger en fordobling af moduleffektiviteten en fordobling af omkostningerne?"

Tandem moduler stak to, komplementære fotovoltaiske materialer – f.eks. en perovskit-solcelle på toppen af ​​en siliciumsolcelle - for bedst at bruge hele spektret af farver, der udsendes af solen, og overgå effektiviteten af ​​hver af solcellens bestanddele alene. Undersøgelsen var designet til at bestemme, hvor meget dyrere højeffektive tandem-solcellemoduler kan være og stadig konkurrere på det udviklende solcellemarked.

Resultater tyder på, at i det forventede 2020 amerikanske boligsolcellemarked, 32 procent effektive forventede tandemmoduler kan koste mere end tre gange så meget som forventede 22 procent effektive siliciummoduler og stadig producere elektricitet til samme pris. Denne præmie, imidlertid, er et best-case scenario, der antager energiudbyttet, nedbrydningshastighed, levetid og finansieringsbetingelser for tandemmoduler svarer til dem for siliciummoduler alene. Undersøgelsen anerkender også, at omkostningspræmiens værdier vil variere alt efter region.

"Vores tidligere undersøgelse definerer tandemernes teknologiske landskab; denne undersøgelse maler det økonomiske landskab for disse fremtidige solteknologier, som først nu bliver skabt i laboratorier. Det fortæller forskerne, hvor mange penge de må bruge på at realisere de effektivitetsforbedringer, der forventes fra tandems, " siger Yu.