提高晶硅-鈣鈦礦疊層器件效率可以降低太陽能光伏組件成本

在降低金屬鹵化物鈣鈦礦/硅疊層太陽能組件成本方面，提高組件效率和擴大制造能力起到互補的作用。美國能源部國家可再生能源實驗室(U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory ，NREL)的研究人員指出：每個成本杠桿都可以發(fā)揮類似的作用，具體取決于制造商的能力和進行擴展并提高模組的性能。

目前制造的大多數(shù)光伏(PV)組件都基于單結(jié)硅太陽能電池，通過將硅與另一種太陽能電池材料(如金屬鹵化物)配對的鈣鈦礦(MHP)從而形成疊層，制造商可以制造太陽能組件。 這比單獨使用硅可以將更多的陽光轉(zhuǎn)化為電能，這個疊層技術(shù)仍處于早期階段，有多種選擇正在尋求集成MHP，在成本和性能方面有很多未知數(shù)。為了解決這一差距，研究人員構(gòu)建了一個制造成本模型，該模型將使用現(xiàn)有器件和供應(yīng)鏈的實驗室流程來比較不同的大規(guī)模可能方法。

研究人員研究了構(gòu)建疊層模塊的各種方法，并且比較了用于制造材料的制造成本的敏感性， 器件層數(shù)、生產(chǎn)器件成本、工廠位置和其他因素。他們發(fā)現(xiàn)對制造成本影響最大的因素是工廠吞吐量和模組效率。

“本文回答的問題之一是：這種效率的價值是什么?” 發(fā)表在《Joule》雜志上的論文《Technoeconomic analysis of perovskite/silicon tandem solar modules》的主要作者Jacob Cordell說?！耙粋€關(guān)鍵的收獲是，組件中2.5%的絕對效率增益提供了與將工廠規(guī)模擴大一倍相同的單位產(chǎn)能成本降低?！?/span>

使用現(xiàn)已公開可用的詳細成本分析模型 (DCAM)，研究人員能夠測試各種方案，包括將工廠設(shè)在世界不同的地區(qū)和不同類型的制造業(yè)激勵措施。通過使用模型，公司和研究人員可以使用此基線來研究不同的工藝和材料如何影響成本。此模型并不解決這些模組的能源生產(chǎn)效率或使用壽命，這些都是活躍的研究領(lǐng)域。

從制造商制造效率為25%的模組的基準(zhǔn)模型開始，在美國年產(chǎn)能為3吉瓦，研究人員比較效率和制造產(chǎn)量以確定模組的成本如何隨著發(fā)電量的增加而變化?！斑@表明研究在提高器件效率方面的力量并降低組件的每瓦成本，“Cordell 說。

這篇由Michael Woodhouse和Emily Warren著的期刊文章指出：組件效率是預(yù)測疊層組件成本的動態(tài)變量，因為許多其他變量已經(jīng)并將繼續(xù)變化，以便能夠達到商業(yè)上可行的光伏所需的效率和耐久性水平。疊層組件必須具有至少25%的效率才能具有價格競爭力并與其它太陽能技術(shù)一起使用。鈣鈦礦/硅疊層模組下一步商業(yè)化是要提高技術(shù)的的可靠性和將高效器件的面積擴大到全模塊尺寸，同時保持性能。