ECN
woensdag 30 januari 2008 14:29
Nieuwe generatie zonnepanelen maakt zonnestroom concurrerend
Petten - Onderzoekers van het Europese onderzoeksproject CrystalClear zijn
erin geslaagd om zonnepanelen te maken met een techniek die geschikt is voor
zeer dunne zonnecellen. De zonnecellen worden niet onderling verbonden door
solderen, maar door lijmen (met geleidende lijm). Deze techniek maakt de weg
vrij voor goedkope zonnepanelen en voor zonnestroom die kan concurreren met
stroom uit het stopcontact.
Een belangrijk doel van het onderzoek naar zonnepanelen is om het
opwekken van zonnestroom even duur te maken als stroom uit het
stopcontact (de consumentenprijs). Daartoe moeten de productiekosten
van zonnepanelen fors omlaag, tot ongeveer 1 per watt paneelvermogen
of minder. Nu liggen die kosten nog rond de 2 per watt paneelvermogen.
Ongeveer 90% van de huidige wereldmarkt voor zonnestroomsystemen wordt
bediend met siliciumpanelen. Zulke panelen zijn opgebouwd uit
zonnecellen in de vorm van plakken silicium, die onderling elektrisch
worden verbonden en worden ingepakt tussen glas en kunststoffolies.
Omdat het gebruikte zeer zuivere silicium voor een groot deel de prijs
van een paneel bepaalt, is het belangrijk om de benodigde hoeveelheid
silicium te verminderen. Wereldwijd wordt hieraan hard gewerkt en de
trend is om dikte van de plakken te verminderen tot 0,1 à 0,2
millimeter. De zonnecellen die van zulke zeer dunne plakken worden
gemaakt zijn echter erg kwetsbaar en breken gemakkelijk tijdens het
maken van de panelen. Met name het hete soldeerproces dat al
decennialang wordt gebruikt om de cellen onderling te verbinden zorgt
voor spanningen in het materiaal en breuk. Dit kan verlies tijdens
fabricage tot gevolg hebben of vermindering van de prestatie van
panelen. Ook kunnen panelen later, tijdens gebruik, uitvallen.
Geleidende lijm
Om de fabricage van zonnepanelen met zeer dunne cellen mogelijk te
maken hebben onderzoekers van het CrystalClear-consortium een groot
Europees onderzoeksproject op het gebied van goedkope en efficiënte
zonnecellen dat wordt geleid door het Energieonderzoek Centrum
Nederland in Petten - en zijn externe partners een nieuwe
verbindingstechniek ontwikkeld. Deze techniek werkt met een speciaal
ontwikkelde geleidende lijm in plaats van soldeer. Geleidende lijmen
moeten harden om werkzaam te worden, maar dat proces kan bij veel
lagere temperaturen plaatsvinden dan solderen. Het gevolg is dat er
minder spanningen op de verbindingen komen te staan en dat breuk en
uitval tot een minimum beperkt blijven. Bovendien leent dit proces
zich uitstekend voor automatisering en dat is een belangrijk voordeel
bij de zeer grootschalige productie die overal wordt voorzien. Het
harden van de lijm vindt nu nog plaats voorafgaand aan het inpakken
van de cellen, maar er wordt ook hard gewerkt aan een proces waarbij
die twee stappen worden gecombineerd tot single-shot paneelfabricage.
Testresultaten
De kwaliteit van de celverbindingen en de verpakking van de cellen
zijn bepalend voor de levensduur en de betrouwbaarheid van de
zonnepanelen (die vaak worden verkocht met 25 jaar garantie!). Daarom
vragen innovaties op die gebieden uitgebreide testen en zijn ze ook
uiterst zeldzaam. De CrystalClear-onderzoekspartners hebben daarom
speciale apparatuur ontwikkeld om de lijm zeer nauwkeurig te kunnen
aanbrengen en te harden. Hiermee zijn al vele ketens van cellen
gemaakt die vervolgens door de industriële partners zijn ingepakt in
panelen. Deze panelen zijn onder laboratoriumomstandigheden getest in
klimaatkamers en zijn mishandeld in mechanische tests. Daarmee is
nagegaan hoe ze zich houden bij hitte en koude, bij vocht, bij storm
en andere normale werkomstandigheden. Een aantal exemplaren is buiten
opgesteld. Alle testen samen geven aan dat de nieuwe lijmtechniek zich
volledig kan meten met de oude soldeertechniek.
Samenvattend heeft het CrystalClear-consortium een nieuwe techniek
ontwikkeld voor toepassen van zeer dunne zonnecellen. Dit plaveit de
weg naar goedkope, efficiënte zonnepanelen en daarmee naar zonnestroom
die kan concurreren met consumentenprijzen voor elektriciteit.