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El análisis "tecnoeconómico" muestra que al comenzar con mercados de nicho de mayor valor agregado y crecer gradualmente, los fabricantes de paneles solares podrían evitar costos de inversión iniciales muy altos que serían necesario para hacer que los paneles basados en perovskita compitan directamente con el silicio para instalaciones a gran escala. al principio. En lugar de hacer una inversión inicial prohibitiva, cientos de millones o incluso miles de millones de dólares, para construir una planta de producción a gran escala, el equipo descubrió que comenzar con aplicaciones más especializadas podría lograrse con una inversión inicial. más realista en el pedido de $ 40 millones.
Los resultados se describen en un artículo de la revista. joule por el investigador postdoctoral del MIT Ian Mathews, el científico investigador Marius Peters, el profesor de ingeniería mecánica Tonio Buonassisi y otros cinco en el MIT, Wellesley College y Swift Solar Inc.
Las células solares basadas en perovskita, una amplia clase de compuestos caracterizados por una cierta disposición de su estructura molecular, podrían aportar mejoras dramáticas en las instalaciones solares. Sus materiales constituyentes son económicos y pueden fabricarse en un proceso de rollo a rollo, como imprimir un periódico, e imprimirse en un soporte ligero y flexible. Esto podría reducir significativamente los costos asociados con el transporte y la instalación, aunque aún requieren trabajo adicional para mejorar su durabilidad. Otros nuevos y prometedores materiales de células solares también se están desarrollando en laboratorios de todo el mundo, pero ninguno ha logrado un gran avance en el mercado.
"Ha habido muchos nuevos materiales y compañías de células solares lanzadas a lo largo de los años", dice Mathews, "y sin embargo, a pesar de esto, el silicio ha seguido siendo el material dominante en la industria durante décadas".
¿Por qué es este el caso? "La gente siempre ha dicho que una de las cosas que frena la nueva tecnología es que los costos de construir grandes fábricas para producir estos sistemas a gran escala son demasiado altos", dice. "Es difícil para una startup cruzar lo que se llama" el valle de la muerte ", recaudar las decenas de millones de dólares necesarios para alcanzar la escala en la que esta tecnología podría ser rentable en la industria. energía solar en sentido amplio ".
Pero hay una variedad de aplicaciones de células solares más especializadas donde las cualidades especiales de las células solares basadas en perovskita, como su ligereza, flexibilidad y potencial de transparencia, proporcionarían una ventaja significativa, dice Mathews. Al centrarse inicialmente en estos mercados, un negocio solar joven podría desarrollarse gradualmente, aprovechando los beneficios de los productos de alta gama para expandir su capacidad de producción con el tiempo.
Al describir la literatura sobre las células solares a base de perovskita que se están desarrollando en varios laboratorios, dice: “Reclaman costos muy bajos. Pero lo reclaman una vez que su fábrica alcanza una cierta escala. Y pensé, ya lo hemos visto: la gente dice que un nuevo material fotovoltaico será más barato que todo lo demás y mejor que todo lo demás. Es genial, excepto que necesitamos tener un plan sobre cómo podemos avanzar en el hardware y la tecnología. "
Como punto de partida, dice, "hemos tomado el enfoque que realmente no he visto a nadie más: modelemos realmente el costo de hacer estos módulos basados en el 39; escala. Entonces, si solo tiene 10 personas en una pequeña fábrica, ¿cuánto tiene que vender sus paneles solares para ser rentable? Y una vez que llegue a la escalera, ¿cómo será barato su producto?
El análisis confirmó que tratar de lanzarse directamente al mercado de instalaciones solares en techos o instalaciones a gran escala requeriría una inversión inicial muy grande, dijo. Pero "miramos los precios que las personas podían obtener en Internet de las cosas o en el mercado integrado de FV del edificio. Las personas generalmente pagan un precio más alto en estos mercados porque son más un producto especializado. Pagarán un poco más si su producto es flexible o si el módulo cabe en un sobre del edificio. "Otros posibles nichos de mercado incluyen dispositivos microelectrónicos autoalimentados.
Dichas aplicaciones permitirían ingresar al mercado sin requerir inversiones masivas de capital. "Si hace eso, la cantidad que necesita invertir en su negocio es mucho, mucho menos, en el rango de unos pocos millones de dólares en lugar de decenas o cientos de millones de dólares, y esto le permite crecer más rápidamente un negocio rentable ", dice.
"Es una forma de demostrar su tecnología, tanto técnicamente como construyendo y vendiendo un producto y asegurándose de que sobreviva en el terreno", dice Mathews, "y también, solo para demostrar que puedes fabricar a un precio determinado ".
Ya señala que hay un puñado de nuevas empresas que intentan comercializar células solares de perovskita, aunque ninguna de ellas tiene un producto real todavía. Vender. Las compañías han adoptado diferentes enfoques, y algunas parecen estar embarcando en el tipo de enfoque de crecimiento paso a paso descrito por esta investigación, dice. "La compañía que ha recaudado la mayor cantidad de dinero es probablemente una compañía llamada Oxford PV, y está analizando las células en conjunto", que incorporan células de silicio y perovskita para mejorar la eficiencia general. Otra empresa es una empresa lanzada por Joel Jean PhD '17 (quien también es coautor de este artículo) y otros, Swift Solar, que trabaja en perovskitas flexibles. Y hay una compañía llamada Saule Technologies, que trabaja en perovskitas imprimibles.
Mathews dice que el tipo de análisis tecnoeconómico que el equipo utilizó en su estudio podría aplicarse a una amplia variedad de otras nuevas tecnologías relacionadas con la energía, incluidas las baterías. sistemas de almacenamiento recargables y de otro tipo, u otros tipos de nuevos materiales de células solares.
"Hay muchos artículos científicos y estudios académicos que examinan el costo de fabricar una tecnología una vez a gran escala", dice. "Pero muy pocas personas realmente ven cuánto cuesta en una escala muy pequeña y cuáles son los factores que afectan las economías de escala". Y creo que se puede hacer para muchas tecnologías, y nos ayudaría a acelerar la forma en que llevamos las innovaciones del laboratorio al mercado. "
El equipo de investigación también incluyó a los antiguos estudiantes del MIT Sarah Sofia PhD & # 39; 19 y Sin Cheng Siah PhD & # 39; 15, Erica Ma, estudiante del Wellesley College y ex becario postdoctoral del MIT Hannu Laine. El trabajo fue apoyado por el programa de investigación e innovación Horizon 2020 de la Unión Europea, la Martin Family Society for Fellows of Sustainability, el Departamento de Energía de los Estados Unidos, Shell, a través de de la Iniciativa de Energía del MIT y la Alianza Singapur-MIT para Investigación y Tecnología.
