System-level LCOE analysis of perovskite-silicon tandem photovoltaic power plants

This research presents a techno-economic evaluation of perovskite-silicon tandem photovoltaic (PV) modules, focusing on their levelized cost of electricity (LCOE) under various technical, financial, and regional conditions. A comprehensive cost model was created, presuming a module efficiency of 30%, a 25-year lifespan, and a production capacity of 3 GW. The investigation revealed that LCOE values ranged from $0.0319 to $0.0333 per kWh, depending on the solar irradiance in various parts of Italy, with the lowest values observed in Sicily. Sensitivity analyses demonstrated that both module lifespan and efficiency have a considerable impact on LCOE, while returns diminish after 20 years and with efficiency exceeding 40%. Financial modeling identified a crossover equity point at approximately 18%, where the levelized cost of energy (LCOE) becomes less sensitive to loan terms. Capital expenditures, particularly those related to equipment and property, were identified as the primary contributors to costs. Overall, the findings affirm the economic potential of tandem PV systems, particularly when implemented in regions with high irradiance, coupled with optimized financial arrangements and production processes.

Questa ricerca presenta una valutazione tecnico-economica dei moduli fotovoltaici (FV) tandem perovskite-silicio, con particolare attenzione al costo livellato dell’energia elettrica (LCOE) in diverse condizioni tecniche, finanziarie e geografiche. È stato sviluppato un modello di costo completo, basato sull’ipotesi di un’efficienza del modulo del 30%, una durata di vita di 25 anni e una capacità produttiva di 3 GW. L’analisi ha rivelato che i valori di LCOE variano da 0,0319 a 0,0333 dollari per kWh, a seconda dell’irraggiamento solare in diverse aree d’Italia, con i valori più bassi osservati in Sicilia. Le analisi di sensitività hanno dimostrato che sia la durata del modulo sia l’efficienza hanno un impatto significativo sull’LCOE, mentre i ritorni iniziano a diminuire dopo 20 anni e con efficienze superiori al 40%. La modellazione finanziaria ha identificato un punto di pareggio del capitale proprio intorno al 18%, oltre il quale il costo livellato dell’energia diventa meno sensibile ai termini del prestito. I costi in conto capitale, in particolare quelli relativi a impianti e attrezzature, sono stati identificati come i principali contributori ai costi totali. In sintesi, i risultati confermano il potenziale economico dei sistemi FV tandem, specialmente se implementati in regioni ad alto irraggiamento solare, congiuntamente a una gestione finanziaria e produttiva ottimizzata.