Tegen het jaar 2030 willen de landen van de Europese Unie ongeveer een derde van hun energiebehoefte dekken met hernieuwbare energiebronnen. Zonne-energie speelt hierbij een centrale rol. Het probleem is echter dat bijna alle hardware – zoals zoveel andere dingen in ons dagelijks leven – niet in Europa wordt geproduceerd. Het komt uit China, Taiwan of Maleisië. Amerikaanse en Aziatische bedrijven hebben de meest efficiënte concepten op het gebied van kristallijne silicium zonneceltechnologie op de markt: zonnecellen met zogenaamde interdigitale rugcontacten (IBC).
Een door de EU gefinancierd project moet Europa nu dichter bij de productie van eigen innovatieve zonnecellen en -panelen brengen. Binnen het NEXTBASE-project hebben wetenschappers zeer efficiënte IBC-zonnecellen ontwikkeld. Deze kunnen 25,4 procent van de opgevangen zonne-energie omzetten in elektriciteit.
“Dit is een Europees record voor een industrieel haalbare versie van de IBC-SHJ technologie”, zegt projectcoördinator Kaining Ding van het onderzoekscentrum Jülich. “Het huidige laboratorium wereldrecord voor een silicium zonnecel is 26,7 procent, wat ook gebaseerd was op het IBC-SHJ-concept, maar zeer duur was om te produceren. Onze aanpak is bijna optimaal.”
Beter concurrentievermogen
Naast de zonnecellen hebben de onderzoekers ook een prototype ontwikkeld van een 4 x 4-cellige zonnemodule met een rendement van 23,2 procent. Dit percentage is een van de hoogste rendementen van de siliconemodules die ooit zijn bereikt. Het team heeft vervolgens een kosteneffectieve productiemethode ontwikkeld die het mogelijk maakt dergelijke modules te produceren voor minder dan 0,275 cent per watt. Hierdoor worden de kosten van de energieopwekking gelijkgesteld aan die van de standaardtechnologieën die in Azië worden geproduceerd. “Dit maakt Europa concurrerend in de productie van zonnecellen,” zegt Ding.
Deze cellen zouden de energie in Europa duurzamer kunnen maken. “Het hogere rendement bevordert de overgang naar hernieuwbare energieën, omdat ze meer energie opwekken in kleinere gebieden dan vergelijkbare, minder efficiënte cellen”, legt Ding uit. Vanuit ecologisch en sociaal oogpunt is het beter om lokaal te produceren.
Europese zonnecellen efficiënter en goedkoper
De IBC-SHJ technologie is de sleutel tot een indrukwekkende energieconversie, benadrukken de onderzoekers. In de standaard zonnetechniek zijn er aan de voor- en achterzijde metalen contacten. Daardoor wordt zonne-energie die door het metaal aan de voorzijde wordt geblokkeerd, feitelijk verspild. Cellen met alleen contacten aan de achterzijde hebben dat probleem niet. Hierdoor kan de zonne-energie over de gehele voorzijde worden opgevangen. Ze zijn ook esthetisch aantrekkelijk, zeggen de wetenschappers.
Volgens Ding zijn bestaande IBC-modules duur om te produceren en worden ze alleen verkocht aan een premiummarkt. Om de cellen en modules van deze technologie efficiënter en goedkoper te maken, hebben de 14 industrie- en onderzoekspartners in het NEXTBASE-consortium de ontwerpen en processen voor de siliciumwafels gewijzigd.
IBC-SHJ cellen hebben ingewikkelde structuren, legt Ding uit. “Er was geen kosteneffectieve industriële manier om ze te produceren.” Meyer Burger Research Ltd heeft daarom een geautomatiseerd proces ontwikkeld om de cellen kosteneffectief te produceren. “Dit proces was zeer succesvol en eenvoudig,” zegt Ding.
Proefproject
Ding gaat ervan uit dat de resultaten van het NEXTBASE-project er op lange termijn toe kunnen leiden dat fabrikanten en consumenten meer belangstelling krijgen voor Europese fotovoltaïsche technologie en dat de IBC-SHJ-modules aantrekkelijker worden voor de consument. “De resultaten zullen leiden tot de commercialisering van hoogrenderende PV-modules op basis van c-Si zonnecellen van de volgende generatie”, zegt Ding. “Zonder EU-financiering zouden de partners niet zo nauw hebben samengewerkt”.
Vervolgens willen de wetenschappers laten zien hoe de NEXTBASE-cel in grotere modules kan functioneren om daarna de productie te industrialiseren. Er is een proeflijn gepland onder leiding van Meyer Burger Research Ltd, die een patent op de cel heeft.
Lees via deze link meer artikelen over zonne-energie en zonnecollectoren.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
