Una nuova ricerca ha analizzato una serie di metodi per realizzare un modulo solare tandem, confrontando la sensibilità dei costi di produzione dei materiali utilizzati, i costi delle attrezzature, l'ubicazione della fabbrica e altri fattori con un impatto significativo
Qual è il valore dell’efficienza per pannelli solari perovskite/Si competitivi?
Produttività della fabbrica ed efficienza del pannello. Questi i due fattori con l’impatto più significativo sui costi di produzione dei moduli fotovoltaici tandem. A rivelarlo è una nuova analisi di settore, svolta dai ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento statunitense dell’Energia. Jacob Cordell, Michael Woodhouse e Emily Warren hanno studiato da vicino il segmento per identificare una serie di percorsi che permettano al fotovoltaico tandem in perovskite/silicio di competere in termini di costi con i moduli solari tradizionali.
Per il comparto, soprattutto quello statunitense si tratta di un passo importante. Questo segmento tecnologico consente infatti una resa energetica più elevata rispetto alla controparte a giunzione singola, aumentando di fatto la potenziale diffusione del solare. Peccato che ad oggi rimanga una nicchia di mercato.
I piccoli prototipi (<1 cm2) hanno dimostrato efficienze ben superiori al 30%, superando i limiti delle tecnologie tradizionali, ma permangono delle sfide nel ridimensionare questi valori a dimensioni di pannello standard di circa 2 m2 . E nonostante centinaia di aziende, società di ricerca e governi stiano da tempo investendo nella commercializzazione di moduli fotovoltaici tandem, attualmente pochissime realtà hanno prodotti funzionanti più grandi di 1 m2.
La sfida principale? L’affidabilità. Rimane ancora molto lavoro da fare per estendere la vita di questi pannelli oltre 20 anni e capire i meccanismi di degradazione alla base della perdita di efficienza nel tempo. Ma rimane sfidante anche comprendere il potenziale economico dei moduli solari tandem e le tappe necessarie per aumentarne la competitività economica.
Analisi dei costi di produzione dei moduli fotovoltaici tandem
Per colmare il gap di conoscenze, i tre ricercatori del NREL hanno analizzato tramite il modello DCAM (Detailed Cost Analysis Model) una serie di dati raccolti da laboratori, produttori di apparecchiature e dai fornitori di materiali. Il DCAM è uno strumento basato su cloud che permette di calcolare i costi di produzione dei componenti e di installazione dei sistemi energetici.
In tal modo il gruppo ha potuto esaminare una varietà di metodologie di fabbricazione confrontando la sensibilità dei costi di produzione dei moduli fotovoltaici tandem, dei materiali e delle attrezzature utilizzate, l’ubicazione delle fabbriche e altri fattori essenziali. Il risultato? Quelli con il maggior impatto appaiono essere la produttività dell’impianto industriale e l’efficienza di conversione del pannello.
“Una delle domande a cui questo articolo risponde è qual è il valore di tale efficienza”, ha affermato Cordell”.
I moduli fotovoltaici tandem devono avere un’efficienza di almeno il 25% per essere competitivi in termini di prezzo con altre tecnologie solari.
Lo studio ha rivelato che negli USA, per una fabbrica che sforna 3 GW di pannelli solari l’anno, il prezzo minimo sostenibile per un modulo tandem a due terminali, con un’efficienza del 25% sarebbe di 0,428 dollari/W. E di 0,423 dollari/W per l’architettura a quattro terminali.
Non solo. Secondo i ricercatori raddoppiare la produzione in fabbrica fornirebbe la stessa riduzione dei costi di un aumento dell’efficienza del modulo del 2,5%. I prossimi passi per la commercializzazione dei moduli tandem perovskite/silicio sono migliorare l’affidabilità della tecnologia sul campo e scalare l’area dei dispositivi ad alta efficienza a dimensioni di modulo complete mantenendo le prestazioni.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista scientifica Joule (testo in inglese).
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