Nieuw zonne-energieonderzoek van de Arizona State University toont aan dat op silicium gebaseerde, fotovoltaïsche modules achter elkaar, die zonlicht met een hoger rendement omzetten in elektriciteit dan de huidige modules, zal steeds aantrekkelijker worden in de V.S.

Een paper dat de kosten versus verbeterde efficiëntie van een nieuwe zonnetechnologie onderzoekt, getiteld "Techno-economische levensvatbaarheid van op silicium gebaseerde, tandem fotovoltaïsche modules in de Verenigde Staten, " verschijnt in Natuur Energie deze week. Het papier is geschreven door ASU Fulton Schools of Engineering, Assistent-onderzoeksprofessor Zhengshan J. Yu, Afgestudeerde student Joe V. Carpenter en assistent-professor Zachary Holman.

Het SunShot-initiatief van het Department of Energy werd in 2011 gelanceerd met als doel zonne-energie tegen 2020 concurrerend te maken met conventionele energiebronnen. Het programma bereikte zijn doel van $ 0,06 per kilowattuur drie jaar eerder en een nieuwe doelstelling van $ 0,03 per kilowattuur tegen 2030 is vastgesteld. Het verhogen van de efficiëntie van fotovoltaïsche modules is een manier om de kosten van zonne-elektriciteit naar dit nieuwe doel te verlagen. Indien bereikt, het doel zal naar verwachting de hoeveelheid geïnstalleerde zonne-energie in de VS in 2030 verdrievoudigen in vergelijking met het business-as-usual-scenario.

Maar volgens Holman "de dominante bestaande technologie - silicium - is meer dan 90 procent van de weg naar zijn theoretische efficiëntielimiet, " waardoor de behoefte ontstaat om nieuwe technologieën te verkennen. Efficiëntere technologieën zullen ongetwijfeld duurder zijn, echter, wat Holman en co-auteurs ertoe bracht te vragen, " rechtvaardigt een verdubbeling van de efficiëntie van de module een verdubbeling van de kosten?"

Tandemmodules stapelen twee, complementaire fotovoltaïsche materialen, bijvoorbeeld een perovskiet-zonnecel bovenop een siliciumzonnecel - om het volledige spectrum van door de zon uitgestraalde kleuren zo goed mogelijk te gebruiken en de efficiëntie van beide samenstellende zonnecellen op zich te overtreffen. De studie was bedoeld om te bepalen hoeveel duurdere hoogrenderende fotovoltaïsche tandemmodules kunnen zijn en nog steeds kunnen concurreren op de zich ontwikkelende zonnemarkt.

De resultaten geven aan dat in de verwachte Amerikaanse markt voor residentiële zonne-energie in 2020, 32 procent efficiënte geanticipeerde tandemmodules kunnen meer dan drie keer zo duur zijn als de verwachte 22 procent efficiënte siliciummodules en toch elektriciteit produceren tegen dezelfde kosten. Deze premie, echter, is een best-case scenario dat uitgaat van de energieopbrengst, degradatiesnelheid, levensduur en financieringsvoorwaarden van tandemmodules zijn vergelijkbaar met die van siliciummodules alleen. De studie erkent ook dat de waarde van de kostenpremies per regio zal verschillen.

"Onze vorige studie definieert het technologische landschap van tandems; deze studie schetst het economische landschap voor deze toekomstige zonnetechnologieën die nu pas in laboratoria worden gemaakt. Het vertelt onderzoekers hoeveel geld ze mogen uitgeven om de efficiëntieverbeteringen te realiseren die verwacht worden van tandems, " zegt Yu.