NREL研究人员进行的技术经济分析表明，钙钛矿-硅叠层太阳能组件目前在成本上可以与现有光伏组件竞争。美国制造的叠层产品的生产成本在0.29美元/瓦至0.42美元/瓦之间，组件效率在25%至30%之间。
Perovskite-silicon tandem solar cells Image: Dennis Schroeder / NREL
根据美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员进行的技术经济分析，基于钙钛矿-硅叠层太阳能电池的光伏组件可以在美国以最低0.35美元/瓦的可持续价格生产。
“我们的工作基于我们过去一年从设备制造商和材料供应商那里收集的数据，”该研究的主要作者Jacob J. Cordell告诉pv magazine。“我们假设组件的效率在25%到35%之间。”
数据通过详细的成本分析模型DCAM进行处理，该模型是由NREL自己开发的一个开放访问工具，用于为光伏组件和系统构建成本模型。平准化度电成本(LCOE)的计算假设叠层效率高达35%，使用寿命为10至30年，工厂规模为吉瓦级(GW)。
研究人员对双端子(2T)和四端子(4T)太阳能电池架构进行了详细的技术经济分析，并表示，尽管它们可能具有多种设计配置，但它们面临着相似的制造成本。然而，4T设计在未来可能会受到青睐，因为2T配置不包括对底部单元使用背接触(BC)器件。另一方面，BC 和异质结(HJT)等高效技术可能是叠层组件的首选，这些组件的主要目的是最大限度地提高效率和发电量。然而，他们的分析还包括PERC和TOPCon技术。
研究团队发现，如果没有《通货膨胀削减法案》(IRA)授予的政策激励措施，目前美国可以以0.359美元/瓦的4T设计和0.364美元/瓦的2T架构生产效率为25%效率的钙钛矿硅太阳能组件。它还确定，在效率为30%的情况下，4T组件的制造价格为0.299美元/瓦，2T组件的制造价格为0.303美元/瓦。
“在组件效率为32.5%的情况下，4T成本低于我们建模的22%效率PERC硅组件成本0.285 美元/瓦，”它进一步解释说，并指出，在效率为35%的情况下，成本将在0.257美元/瓦到0.306 美元/瓦之间。
科学家们表示，由于所需的材料和设备，与单结产品相比，钙钛矿子电池中的太阳能玻璃、背板、封装和电子传输层(ETL)前驱体是导致叠层组件成本更高的原因。
学者们认为，这些成本在不久的将来可能会进一步降低，因为他们预计硅电池的成本将进一步下降，而钙钛矿前驱体和加工设备可能会成为更多的工业标准。
然而，根据Cordell的说法，钙钛矿-硅叠层组件只有在其性能得到证实的情况下才能实现商业化。“我们已经看到最近基于钙钛矿的光伏电站在中国上线，如果这些设施的数据能够获得，我们可能会获得一些关于随着时间的推移而退化的有趣信息，”他说。“为期二年的测试与加速测试相结合，可能有助于这项技术更接近市场。”
Cordell还表示，很难评估需要多少数据。“当然，销售产品不一定需要增加市场份额，”他说。“实现这一目标可能需要比预期更长的时间，因为可能会出现其他降解机制，正如我们现在在该领域看到的TOPCon组件一样。
NREL科学家补充说，即使考虑到中国硅光伏制造的成本，串联组件也可能发现很难与单结组件竞争，因为市售的TOPCon、BC和HJT电池效率不断提高，成本不断下降。“然而，我们的假设是基于一种尚不存在的制造设备，”他说。“如果串联组件现在的成本很高，这并不意味着两年后就会如此。更大的钙钛矿行业可能有助于改变这一局面。
Cordell还强调，叠层组件也将在单位面积的效率方面提供优势。“这不仅仅是关于每瓦成本，”他说。“如果还有更多的土地，你不必购买或租赁的低成本也应该被考虑在内。这项技术将主要通过大型项目开发，至少在最初是这样。“
