Nederlands consortium legt basis voor betaalbare zonnestroom
In het kader van het Nederlandse project Sunovation II heeft het consortium TTA/Eurotron, Solland, TNO en ECN apparatuur voor een pilotlijn ontwikkeld, alsmede de bijbehorende verbindingstechnologie, met het doel om zonnepanelen te produceren met zeer dunne achterzijde contactcellen. Met deze pilotlijn is het mogelijk om zonnepanelen te maken met een doorvoersnelheid die zes tot acht keer sneller is dan bij welke bestaande technologie dan ook. Hiermee is de basis gelegd voor fors goedkopere silicium zonnepanelen met een hoog rendement, en komt zonnestroom tegen concurrerende prijzen weer dichterbij.
Noodzaak tot kostenreductie
Een belangrijke doelstelling van de huidige ontwikkeling van zonnepanelen is de productie van zonnestroom tegen kosten die kunnen concurreren met het kleinverbruikertarief. Deze doelstelling wordt ook wel aangeduid met grid parity. Hiervoor moeten de panelen worden geproduceerd tegen ongeveer 1 € per watt piekvermogen.
De meest voorkomende zonnepanelen bestaan uit zonnecellen gemaakt van silicium wafers die duurzaam worden verpakt achter een glasplaat. De benodigde hoeveelheid silicium in deze zonnecellen vormt een aanzienlijk deel van de productiekosten van het paneel. Het is belangrijk om de hoeveelheid silicium per energie-eenheid van cellen en paneel te verlagen. Het ligt daarom voor de hand om zeer dunne cellen te gebruiken. De industrie gebruikt nu cellen met een dikte van circa 0,2 mm. Om de beoogde kostenreductie te kunnen realiseren zijn dunnere cellen noodzakelijk. Echter, zulke dunne cellen zijn zeer fragiel en breken snel tijdens de productie van het paneel. Vooral de mechanische spanningen, die optreden na het solderen om de cellen onderling te verbinden, kunnen zo hoog worden dat cellen breken. Hierdoor gaat het rendement van een paneel achteruit of kan een paneel zelfs geheel uitvallen. Bovendien begrenst het soldeerproces de doorvoersnelheid van de commerciële apparatuur tot een maximum van één cel per zes tot acht seconden. Voor het solderen zijn verder een aantal handelingen nodig die regelmatig leiden tot gebroken cellen.
Nieuw concept voor zonnepanelen
ECN (Energieonderzoek Centrum Nederland) heeft een concept voor zonnepanelen ontwikkeld, de zogenaamde Pin-Up Module (PUM), waarmee deze problemen worden opgelost. In de PUM-cel worden de elektrische contacten aan de voorzijde van de cel via gaatjes naar de achterzijde geleid. Dit verhoogt het rendement van het zonnepaneel. Het voordeel is namelijk dat er een groter deel van de beschikbare zonne-energie kan worden geabsorbeerd, omdat er minder schaduwverlies plaatsvindt. De elektrische contacten worden aangebracht tussen de achterzijde van de cel naar een elektrisch geleidende achterzijdefolie die veel weg heeft van een grote, flexibele printplaat. Het Sunovation II consortium heeft de productieprocessen en de apparatuur zodanig ontwikkeld om zonnepanelen te maken op basis van deze PUM cellen. Dit gebeurt met een snelheid van één cel per seconde. Dat is zes tot acht keer sneller dan bij welke bestaande technologie dan ook.
Elektrisch geleidende lijmen
De sleutel voor dit nieuwe productieproces is een verbindingstechnologie die gebruik maakt van elektrisch geleidende lijm. Het uitharden van de geleidende lijm gebeurt tegelijkertijd met het verpakkingsproces. Het komt er zodoende op neer dat zonnecellen alleen maar hoeven te worden opgepakt en neergelegd; een eenvoudige actie die het hele proces zeer geschikt maakt voor grootschalige productie met lage uitval.
De kwaliteit van de contacten en de verpakking is van beslissende betekenis voor de levensduur en de betrouwbaarheid van zonnepanelen, die vaak met een garantie van 20-25 jaar worden geleverd. Zeer grondig testen is daarom een vereiste. Uit de tests is gebleken dat de panelen die in het Sunovation II project zijn gemaakt even goed werken als de panelen die met conventionele soldeertechnologie zijn vervaardigd.
Klaar voor de toekomst
Paul de Jong, projectleider PV-module technologie, vertelt wat de consument aan deze nieuwe technologie kan hebben. “Met deze technologie zijn we klaar voor de toekomst. Het stelt ons in staat om de volgende generatie zonnepaneelfabrieken te realiseren die een productie leveren van 100 megawatt per jaar. In vergelijking met de huidige 15 megawatt per lijn per jaar is dat een forse verbetering. Nu is er nog subsidie nodig om zonnestroom te laten concurreren met andere bronnen van energie, dat zal naar verwachting in 2015 niet meer nodig zijn. Zonne-energie wordt daardoor eerder interessant voor huishoudens. Een ander aspect is dat deze panelen mooi zijn om te zien. Architecten laten nu al weten dat ze in hun nopjes zijn met de vormgeving ervan. Zo is de verwachting dat in architectonisch vormgegeven gebouwen eerder zonnepanelen zullen worden toegepast omdat het esthetisch aantrekkelijk is. Het belangrijkste blijft natuurlijk dat met toepassing van zonnepanelen een belangrijke positieve bijdrage wordt geleverd aan het milieu.”
De eerste assemblagelijn voor deze nieuwe techniek is gemaakt door TTA/Eurotron. Haar directeur, Simon den Hartigh, is opgetogen over de machine. “Amper tweeënhalf jaar na het eerste contact met ECN is nu de eerste machine - in feite een hele productielijn - bij ECN in Petten geïnstalleerd. Een wereldprimeur. En het begin van een wereldwijde afzet van uiteindelijk tientallen vervolgexemplaren’, zo voorspelt den Hartigh. ‘De verwachting is dat door de sterk toegenomen wereldwijde vraag naar alternatieve energiebronnen met name ook de toepassing van zonne-energie een hoge vlucht zal nemen. Als TTA/Eurotron willen wij hierop inhaken door hoogwaardige technologische oplossingen.”
Informatie:
Op de website van TTA/Eurotron, www.eurotron.nl, kunt u een indruk krijgen van de pilotlijn.
Contact:
Paul de Jong
ECN Zonne-energie
Tel.: 0224 - 564731
p.dejong@remove-this-part-ecn.nl
