Les modules solaires en tandem perovskite-silicium fabriqués aux États-Unis pourraient être produits à environ 0,35 $/W

D’après pv magazine USA

Les modules solaires en tandem perovskite-silicium fabriqués aux États-Unis pourraient être produits à un prix minimal de 0,35 $/W (environ 0,33 €/W), selon une analyse techno-économique réalisée par des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) du Département de l’Énergie des États-Unis. L’étude a été présentée dans “Technoeconomic analysis of perovskite/silicon tandem solar modules“, publiée dans Joule.

« Notre travail est basé sur des données collectées auprès de fabricants d’équipements et de fournisseurs de matériaux au cours de l’année écoulée, explique Jacob J. Cordell, auteur principal de l’étude. Nous avons supposé que l’efficacité des modules allait de 25 % à 35 % ». Les données ont été traitées via le modèle d’analyse détaillée des coûts DCAM, un outil à accès libre développé par le NREL pour construire des modèles de coûts pour les composants et systèmes photovoltaïques. Le calcul du coût nivelé de l’énergie (LCOE) a été réalisé en supposant des rendements en tandem allant jusqu’à 35 %, des durées de vie de 10 à 30 ans, et des usines de taille GW.

L’analyse a également comparé les architectures de cellules solaires à deux terminaux (2T) et à quatre terminaux (4T), qui font face à des coûts de fabrication similaires malgré leurs configurations de conception variées. Cependant, les designs 4T pourraient être préférés à l’avenir, car la configuration 2T exclut l’utilisation de dispositifs de contact arrière (BC) pour les cellules inférieures. Les technologies à haute efficacité telles que BC et HJT pourraient être les choix privilégiés pour les modules en tandem, qui visent principalement à maximiser l’efficacité et la production d’énergie. L’analyse a également pris en compte les technologies PERC et TOPCon.

Panneaux 4T à 0,28 €/Wc

L’équipe de recherche a trouvé que, sans les incitations politiques offertes par la loi sur la réduction de l’inflation (IRA), les modules solaires en pérovskite-silicium de 25 % d’efficacité pourraient actuellement être produits aux États-Unis à 0,359 $/W (environ 0,34 €/W) pour les conceptions 4T et à 0,364 $/W (environ 0,34 €/W) pour les architectures 2T. Elle a également estimé qu’avec une efficacité de 30 %, les panneaux 4T pourraient être fabriqués à 0,299 $/W (environ 0,28 €/W) et les modules 2T à 0,303 $/W (environ 0,28 €/W).

« À 32,5 % d’efficacité des modules, le coût des 4T tombe en dessous du coût modélisé d’un module PERC Si de 22 % d’efficacité, soit 0,285 $/W (environ 0,27 €/W) », précise l’étude, en ajoutant qu’avec une efficacité de 35 %, le coût varierait entre 0,257 $/W (environ 0,24 €/W) et 0,306 $/W (environ 0,29 €/W).

Le verre solaire, les films arrière, l’encapsulation et les précurseurs de la couche de transport d’électrons (ETL) dans la sous-cellule de pérovskite sont responsables des coûts plus élevés des modules en tandem par rapport aux produits à jonction unique, en raison des matériaux et équipements nécessaires. Les chercheurs estiment que ces coûts pourraient encore être réduits dans un avenir proche, car ils prévoient une diminution des coûts des cellules en silicium, tandis que les précurseurs de pérovskite et les équipements de traitement pourraient devenir plus standardisés industriellement.

Quels autres mécanismes de dégradation ?

Selon Jacob J. Cordell, cependant, les modules solaires en tandem pérovskite-silicium ne pourraient atteindre la commercialisation qu’avec un historique éprouvé de leurs performances. « Nous avons vu récemment des centrales photovoltaïques basées sur la pérovskite entrer en ligne en Chine et si les données de ces installations sont rendues disponibles, nous pourrions obtenir des informations intéressantes sur la dégradation au fil du temps, a-t-il déclaré. Un test de 2 ans combiné à des tests accélérés pourrait rapprocher cette technologie du marché ». Le chercheur a également ajouté qu’il est difficile d’évaluer combien de données sont nécessaires. « Bien sûr, vendre un produit ne nécessite pas forcément d’augmenter la part de marché, a-t-il précisé. Cela pourrait prendre plus de temps que prévu pour atteindre cet objectif, car d’autres mécanismes de dégradation pourraient émerger, comme nous le voyons actuellement pour les modules TOPCon sur le terrain ».

Les scientifiques du NREL ont ajouté que, même en tenant compte des coûts de fabrication des panneaux photovoltaïques en silicium en Chine, les modules en tandem pourraient avoir du mal à concurrencer leurs homologues à jonction unique, car l’efficacité des cellules TOPCon, BC et HJT disponibles commercialement continue d’augmenter et les coûts de production baissent. « Cependant, nos hypothèses étaient basées sur un type d’équipement de fabrication qui n’existe pas encore, a-t-il expliqué. Si les coûts des modules en tandem sont élevés actuellement, cela ne signifie pas que ce sera le cas dans deux ans. Une industrie plus grande de la pérovskite pourrait contribuer à changer ce tableau ».

Jacob J. Cordell a également souligné que les modules en tandem offriront également un avantage en termes d’efficacité par surface. « Il ne s’agit pas seulement du coût par watt, indique-t-il. Les coûts réduits, que vous n’ayez pas à acheter ou louer plus de terrain, doivent également être pris en compte. Cette technologie sera principalement développée pour de grands projets, du moins au début ».

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