Solar Magazine – ‘Materiaaltekorten zullen dunnefilmzonnepanelen populair maken’

Waar houdt u zich momenteel als hoogleraar bij de groep Photovoltaic Materials and Devices in Delft op bezig?
‘We hebben een uitgebreide bilaterale samenwerking met HyETt Solar, een fabrikant van flexibele siliciumzonnefolies. Momenteel wordt de productielijn in Arnhem uitgebreid tot een maximaal vermogen van 40 megawatt. Deze generatie zonnefilms is gebaseerd op een tandemtechnologie met een bovenste cel van amorf silicium en een onderste cel van nanokristallijn silicium. Een groot deel van mijn tijd besteed ik aan ondersteunende materialen voor zonnecellen, de productie en het onderzoek van de TU Delft.’

Hoe werkt die operatie?
‘Het is een innovatief proces. Ik verwacht dat alle machines op de productielijn de tandemmodules zullen maken die deze zomer gaan draaien. Binnen onze groep zijn we ook bezig met de ontwikkeling van deze flexibele dunne filmtechnologie, waaronder 2 postdocs, 1 technicus, 6 promovendi en 15 studenten. Daarnaast hebben we meerdere vacatures in het kader van het early growth fund project en een Europees project.’

Hoe ziet dat ontwikkelingstraject eruit?
‘De huidige single-junction-producten van Hyet Solar hebben een rendement van ongeveer 8 procent. Met die tandems halen we zo’n 12 procent. De volgende stap binnen dit concept is om 13 procent te bereiken, bijvoorbeeld door de oppervlaktetextuur, achterreflectoren, materialen en architectuur van de zonnecellen te spelen en te optimaliseren. De volgende stap is het verder verhogen van de efficiëntie, bijvoorbeeld met triple-junction siliciumzonnepanelen die een rendement van 15 tot 16 procent kunnen opleveren.’

Daarnaast maak je deel uit van het groeifondsconsortium SolarNL.
‘Binnen dit programma onderzoeken we de mogelijkheid om flexibele perovskietzonnecelfilms te vervaardigen waarmee we een rendement van 20 tot 25 procent kunnen behalen. Betrouwbaarheid en levensduur zijn de belangrijkste uitdagingen, deels als gevolg van de gevoeligheid van perovskiet voor klimatologische invloeden. Deze ontwikkeling vraagt ​​daarom ook om foutdetectie in het veld en terugkoppeling naar de productie.’

Tijdens zijn lezing bij Solar Solutions Amsterdam gaat hij in op de toekomst van dunnefilmzonnepanelen. Hoe ziet die eruit?
‘Het enige bedrijf ter wereld dat op grote schaal dunne-film fotovoltaïsche technologie inzet, is First Solar. Het maakt gebruik van cadmiumtelluride (CdTe) zonnecellen, maar deze vormen een dunne film op glas. De schaal van productie en toepassing van lichtgewicht, flexibele dunne-film zonne-energie staat nog in de kinderschoenen, maar de mogelijkheden voor uitbreiding in de komende jaren zijn groot.’

Omdat je het overal op kunt toepassen?
‘En vooral vanwege het lichte gewicht. Dit maakt het complementair aan de huidige glasmodules en opent de weg naar veel nieuwe toepassingen. Veel daken kunnen geen zonnepanelen dragen. Een traditioneel zonnepaneel weegt gemiddeld 12 kilo per vierkante meter. Bij dunne folie praten we maar over een halve kilo per vierkante meter. Dat maakt het een veelbelovend product, zowel vanuit commercieel oogpunt als vanuit het perspectief van de energietransitie.’

Waarom is het nog geen wijdverspreide toepassing?
‘Hoe meer er geproduceerd wordt, hoe goedkoper het is. Kijk naar HyET Solar. Qua kosten is het pas echt interessant bij een productiecapaciteit van 300 megawattpiek ongeveer 8 van deze productielijnen, waarvan de eerste al klaar is. Als we een maximale productiecapaciteit van 1 gigawatt bereiken, zal de prijs vergelijkbaar zijn met de huidige Chinese glazen zonnepanelen. Kortom, uitbreiding is de sleutel.”

Is dunne film niet een doodlopende weg?
‘Willen we afspraken over CO-reductie?₂Volgens het Klimaatakkoord van Parijs zullen we in 2030 wereldwijd ongeveer 3 tot 4 terawattpiek aan zonnepanelen per jaar moeten produceren, op basis van de huidige energietransitiemodellen. Dit is maar liefst tien keer meer dan nu. Ondanks alle nieuwe ontwikkelingen (heterojunctie, TOPCon en wat we nog meer gaan doen) zullen deze technologieën de grenzen van de materialenketen bereiken, denk ik over 15 tot 20 jaar. Dan zal de markt voor zonne-energie aanzienlijk veranderen. “Het is gebaseerd op hulpbronnen.”

Is dunne film de oplossing?
“Er worden dunnere siliciumwafels gemaakt en daardoor wordt er minder materiaal gebruikt voor zonnecellen. Maar ze zijn en blijven gevoelig voor mechanische belasting. Dunne en flexibele folie is dat niet, het verhoogt de efficiëntie aanzienlijk en vereist veel minder grondstoffen. Bovendien is er al een groeiende vraag naar deze complementaire producten vanwege hun verschillende voordelen. Dit zal blijven groeien, waardoor bedrijven als HyET Solar kunnen opkomen en de productie kunnen verhogen. Uiteindelijk ben ik ervan overtuigd dat er een hele grote markt zal ontstaan ​​voor flexibele dunne film PV-modules.’

Solar Solutions Amsterdam vindt plaats van dinsdag 19 tot en met donderdag 21 maart en is dagelijks geopend van 10.00 tot 17.00 uur. De lezing van Arno Smets vindt plaats op donderdag 21 maart van 13.05 tot 13.25 uur. Claim hier gratis tickets met promocode ‘SOLARMAG’