In de rubriek Project van de week schenkt Solar Magazine aandacht aan een bijzonder zonne-energieproject. Deze week een uitstapje naar het innovatieproject Whooper resulterend in een nieuwe generatie zonnepanelen.
2 technieken ‘Het onderzoek toont aan wat de voordelen zijn van deze zonnepanelen met heterojunctie- en achterzijdecontacttechnologie en waarom we zouden kiezen voor deze techniek’, vertelt Bas van Aken van TNO. Penvoerder TNO werkt binnen het project samen met Eurotron 3Sun, Groenleven en het Solar Innovation and Experience Center (SIEC). Het wordt daarbij financieel ondersteund door de HER+-regeling. De regeling is uitgevoerd door de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO).
Doel van de projectdeelnemers is een zonnepaneel te ontwikkelen dat meer stroom opwekt en de elektriciteitskosten verlaagt. In de zonnepanelen komen 2 technieken samen: heterojunctiesiliciumzonnecellen en achterzijdecontacttechnologie. Heterojunctiezonnepanelen hebben al recordopbrengsten gehaald en kunnen volgens TNO goed gecombineerd worden met de achterzijdecontacttechnologie.
Zonnepark Oranjepoort Om aan te tonen dat het product op industriële schaal kan worden ingezet, is er de afgelopen 3 jaar uitvoerig getest op de SIEC-locatie in het zonnepark Oranjepoort van Groenleven bij Emmen. Van Aken: ‘Deze locatie is specifiek bedoeld voor onderzoek. We bekijken bijvoorbeeld hoe we zonnepanelen moeten installeren, maar ook hoe ze bevestigd worden. We hebben verschillende zonnepanelen bij elkaar geplaatst om een vergelijking te kunnen maken. De eerste zomer hebben we nu achter de rug en we hebben alle data verzameld. Dat zijn wel echt veel gegevens, omdat er van 70 zonnepanelen om de 5 minuten informatie doorgegeven wordt.’
De testresultaten zijn goed te noemen: er is een recordrendement van meer dan 23 procent bereikt met de Whooper-zonnecellen en onlangs zijn de halffabricaten van een proeflijn afgerond tot zonnecellen bij TNO.
Industriële schaalbaarheid De zonnecellen voor het Whooper-project, die de achterzijdecontact- en heterojunctietechnologie combineren, zijn gemaakt door 3SUN waarbij TNO enkele van de processtappen voor haar rekening heeft genomen.
3SUN hierover: ‘Onze industriële faciliteiten zijn gebruikt om de zonnecellen voor het project te verwerken. Zo zijn de meeste productiestappen voor de zonnecellen al bewezen in een volledig industriële omgeving. Dat is niet vanzelfsprekend, omdat normaal gesproken het onderzoek alleen in laboratoriumomgevingen kan worden uitgevoerd. We zijn ook betrokken bij de evaluatie van industriële schaalbaarheid voor deze technologie.’
Warm Het lijkt erop dat de heterojunctiezonnepanelen beter presteren als het warm is, zegt Van Aken. ‘Ze hebben minder last van de warmte dan andere zonnepanelen. Nu hebben we nog in een veldopstelling getest, maar op daken wordt dit verschil nog groter.’
Zonnepanelen met achterzijdecontacttechnologie worden minder warm dan andere pv-modules, legt hij uit. ‘Vanuit de gegevens hebben we een indicatie dat deze techniek zorgt voor minder warme zonnepanelen, wat de opbrengst ten goede komt. Maar we moeten er nog verder induiken om dit ook echt te kunnen bevestigen. Wat ook fijn is, is dat achterzijdecontacttechnologie en heterojunctietechnologie elkaar niet in de weg zitten.’
Procesniveau Eurotron maakt assemblagelijnen voor zonnepanelen en is marktleider op het gebied van automatiseringsoplossingen voor achterzijdecontact pv-modules, legt Bart de Gier van het bedrijf uit. ‘Bij deze achterzijdecontacttechnologie hebben de zonnecellen extreem dunne vingers aan de voorzijde die naar een centraal punt in de zonnecel gaan en naar de achterzijde van de zonnecel worden geleid. Dat betekent dat alle contacten, zowel plus als min, aan de achterkant geplaatst zijn.’
Dit heeft een aantal voordelen. De Gier: ‘Op zonnecelniveau is er minder zilver voor metallisatie nodig. Daarnaast is er efficiëntiewinst, omdat het licht aan de voorkant optimaal gebruikt wordt. En er zijn op procesniveau een aantal belangrijke voordelen. Door deze techniek hoeft de zonnecel bijvoorbeeld nog maar 1 keer aangeraakt te worden, waardoor er de minste kans op schade of uitval is. Een ander voordeel is dat je de vingers op de voorkant van de zonnecel bijna niet ziet, wat de zonnecellen een betere esthetische uitstraling geeft.’
Esthetiek niet triviaal De verbeterde esthetische uitstraling lijkt triviaal, maar is niet onbelangrijk in deze markt, legt de woordvoerder van 3SUN uit. ‘De door het Whooper-project ontwikkelde technologie biedt een zeer interessante oplossing voor dakmodules vanwege hun prestaties én aangename esthetiek. De esthetische factor is niet triviaal op de markt voor gedistribueerde opwekking. Het hebben van pv-modules op de daken van gebouwen die zowel efficiënt als esthetisch aantrekkelijk zijn, is iets waar veel vraag naar is onder particuliere klanten.’
De vraag naar dit soort nieuwe technieken voor hoog efficiënte zonnepanelen neemt snel toe, licht De Gier toe. ‘In Europa zie je dat veel fabrikanten interesse hebben om heterojunctietechniek toe te passen in zonnepanelen. Dit doen ze om op een andere manier met China te kunnen concurreren. Heterojunctietechniek geeft een hogere opbrengst per vierkante meter, vooral bij een lagere lichtinval, en functioneert beter bij hogere temperaturen.’
Jet-printer Eurotron is altijd bezig met het ontwikkelen van nieuwe technieken om pv-modules te produceren. ‘Nu produceren we bijvoorbeeld nog machines waarbij we soldeerpasta aanbrengen met stenciltechnologie, maar deze techniek kent zijn beperkingen op termijn’, duidt De Gier. ‘Daarom kijken we nu alvast naar de ontwikkeling van een jet-printer die zeer kleine hoeveelheden soldeerpasta kan aanbrengen op elke gewenste positie op de zonnecel. Aan deze nieuwe techniek hebben we ook gewerkt in het Whooper-project.’
Gaatjes in wafer Van Aken kan alleen voorzichtige uitspraken doen over de resultaten van het onderzoek. ‘Ik kan bijvoorbeeld nog geen exacte getallen noemen over het verbeterd rendement van de pv-modules uit het Whooper-project, maar dat kan oplopen tot enkele procenten.’
Hij heeft in ieder geval vertrouwen in de robuustheid van de techniek. ‘We zijn bovendien in staat om stabiele pv-modules te maken. Het kan ook op grotere schaal geproduceerd worden. Of het de moeite waard is om deze technologie in productie te nemen, is aan de fabrikanten, zoals 3SUN. Op dit moment kunnen ze deze zonnecellen nog niet zonder onze hulp maken. Je moet gaatjes in de wafer krijgen en dat gebeurt in het normale productieproces niet.’
Dit artikel is geschreven door Joop van Vlerken
