Los módulos fotovoltaicos basados en células solares en tándem de perovskita-silicio podrían producirse en Estados Unidos a un precio mínimo sostenible de 0,35 dólares/W, según un análisis tecnoeconómico realizado por investigadores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía estadounidense.
«Nuestro trabajo se basa en los datos que recopilamos el año pasado de fabricantes de equipos y proveedores de materiales», declaró a pv magazine el autor principal de la investigación, Jacob J. Cordell. «Supusimos que los módulos tenían una eficiencia que oscilaba entre el 25% y el 35%».
Los datos se procesaron mediante el modelo de análisis detallado de costos DCAM, que es una herramienta de libre acceso desarrollada por el propio NREL para
construir modelos de costos para componentes y sistemas fotovoltaicos. El cálculo del costo nivelado de la energía (LCOE) se hizo suponiendo eficiencias en tándem de hasta el 35%, vidas útiles de entre 10 y 30 años y fábricas del tamaño de GW.
Los investigadores presentaron un análisis tecnoeconómico detallado de las arquitecturas de células solares de dos terminales (2T) y de cuatro terminales (4T) y afirmaron que, a pesar de sus posibles múltiples configuraciones de diseño, se enfrentan a costos de fabricación similares. Sin embargo, es posible que en el futuro se prefieran los diseños de 4T, ya que la configuración de 2T excluye el uso de dispositivos de contacto posterior (BC) para las células inferiores. Por otro lado, las tecnologías de alta eficiencia como BC y heterounión (HJT) podrían ser la opción preferida para los módulos en tándem, diseñados principalmente para maximizar la eficiencia y la generación de energía. Su análisis, sin embargo, también incluía las tecnologías PERC y TOPCon.
El equipo de investigación descubrió que, sin los incentivos políticos concedidos por la Ley de Reducción de la Inflación (IRA), los módulos solares de silicio perovskita con una eficiencia del 25% podrían producirse actualmente en Estados Unidos a 0,359 dólares/W para diseños de 4T y a 0,364 dólares/W para arquitecturas de 2T. También determinó que, con una eficiencia del 30%, los paneles de 4T podrían fabricarse a 0,299 dólares/W y los módulos de 2T a 0,303 dólares/W.
«Con una eficiencia del 32,5%, el costo del módulo 4T se sitúa por debajo del costo que hemos calculado para un módulo de PERC Si con una eficiencia del 22%, 0,285 dólares/W», explica el informe, señalando que, con una eficiencia del 35%, el costo oscilaría entre 0,257 dólares/W y 0,306 dólares/W.
Según los científicos, el vidrio solar, las láminas posteriores, el encapsulado y los precursores de la capa de transporte de electrones (ETL) en la subcélula de perovskita son los responsables del mayor costo de los módulos en tándem en comparación con los productos de una sola unión, debido a los materiales y equipos necesarios.
Los académicos creen que estos costos podrían reducirse aún más en un futuro próximo, ya que esperan que los costos de las células de silicio sigan bajando, mientras que los precursores de perovskita y el equipo de procesamiento podrían convertirse en algo más estándar a nivel industrial.
Sin embargo, según Cordell, los módulos en tándem de perovskita y silicio sólo podrán comercializarse si se demuestra su rendimiento. «En China se han puesto en marcha recientemente plantas fotovoltaicas basadas en perovskita y, si se facilitan los datos de estas instalaciones, es posible que dispongamos de información interesante sobre la degradación a lo largo del tiempo», afirma. «Una prueba de 2 años en combinación con pruebas aceleradas puede ayudar a esta tecnología a acercarse al mercado».
Cordell también dijo que es difícil evaluar cuántos datos se necesitan. «Por supuesto, para vender un producto no es necesario aumentar necesariamente las cuotas de mercado», afirmó. «Es posible que se tarde más de lo previsto en alcanzar este objetivo, ya que pueden surgir otros mecanismos de degradación, como estamos viendo en el caso de los módulos TOPCon ahora mismo sobre el terreno».
Los científicos del NREL añadieron que, incluso teniendo en cuenta los costos de fabricación del silicio fotovoltaico en China, los módulos en tándem pueden tener dificultades para competir con sus homólogos de una sola unión, ya que las eficiencias de las células TOPCon, BC y HJT disponibles en el mercado siguen aumentando y los costos siguen bajando. «Sin embargo, nuestras hipótesis se basaban en un tipo de equipo de fabricación que aún no existe», afirma. «Si los costos de los módulos en tándem son altos ahora mismo, no significa que vaya a ser así dentro de dos años. Una mayor industria de la perovskita puede contribuir a cambiar este panorama».
Cordell también subrayó que los módulos en tándem también ofrecerán una ventaja en términos de eficiencia por área. «No se trata sólo del costo por vatio», dijo. «También hay que tener en cuenta la reducción de costos que supone no tener que comprar o arrendar más terreno. Esta tecnología se desarrollará sobre todo con proyectos a gran escala, al menos al principio».
El trabajo de investigación se presentó en «Technoeconomic analysis of perovskite/silicon tandem solar modules», publicado en Joule.
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