‘Schaarste aan materialen gaat dunnefilmzonnepanelen groot maken’

Waar focus jij je momenteel op als professor bij de groep Photovoltaics Material and Devices in Delft?
‘We hebben een omvangrijke bilaterale samenwerking met HyETt Solar, producent van flexibele silicium zonnefolies. De productielijn in Arnhem wordt momenteel opgeschaald naar 40 megawattpiek. Deze generatie van zonnefolie is gebaseerd op een tandemtechnologie met een amorf silicium topcel en nanokristallijn silicium bodemcel. In het ondersteunend materialen-, fabricatie- en zonnecellenonderzoek dat TU Delft doet, gaat heel veel van mijn tijd zitten.’

Hoe loopt die operatie?
‘Het is een innovatief proces. Alle machines in de productielijn om de tandem-modules te maken zullen naar mijn verwachting deze zomer draaien. Binnen onze groep werken we tevens aan het doorontwikkelen van deze flexibele dunnefilmtechnologie, onder andere met 2 postdocs, 1 technicus, 6 promovendi en 15 studenten. Daarnaast hebben we verschillende vacatures in het kader van het startende groeifondsproject en een Europees project.’

Hoe ziet dat ontwikkelpad eruit?
‘De huidige single junction-producten van Hyet Solar hebben een rendement van zo’n 8 procent. Met die tandems gaan we naar zo’n 12 procent. De volgende stap binnen dit concept is die naar 13 procent, bijvoorbeeld door te spelen met en optimaliseren van de oppervlaktextuur, achter-reflectoren, materialen en zonnecelarchitectuur. De daaropvolgende is het verder vergroten van de efficiency, bijvoorbeeld met triple junction silicium zonnefolies die 15 tot 16 procent rendement kunnen opleveren.’

Jullie zijn ook onderdeel van het groeifonds-consortium SolarNL.
‘Binnen dit programma onderzoeken we de mogelijkheid van flexibele perovskiet zonnecelfolies waarmee we wellicht naar 20 tot 25 procent efficiency kunnen. Betrouwbaarheid en levensduur is daarbij de grote uitdaging, onder andere vanwege de gevoeligheid van perovskiet voor weersinvloeden. Die ontwikkeling vergt daarom tevens failure detectie in het veld en terugkoppeling naar productie.’

Je gaat het tijdens je lezing op Solar Solutions Amsterdam hebben over de toekomst van dunnefilmzonnepanelen. Hoe ziet die eruit?
‘Het enige bedrijf ter wereld dat dunnefilm-pv-technologie in massa uitrolt is First Solar. Het gebruikt cadmiumtelluride (CdTe) zonnecellen, maar dit betreft wel dunnefilm op glas. De schaal van productie en applicatie van flexibele en lichtgewicht dunnefilm-pv staat nog in de kinderschoenen, maar de kansen voor opschaling in de komende jaren zijn groot.’

Omdat je het overal op kunt aanbrengen?
‘En vooral vanwege het lichte gewicht. Dat maakt het complementair aan de huidige glasmodules en opent de weg naar vele nieuwe applicaties. Vele daken kunnen geen zonnepanelen dragen. Een traditioneel zonnepaneel weegt gemiddeld 12 kilo per vierkante meter. Bij dunnefilm hebben we het nog maar over een halve kilo per vierkante meter. Dat maakt het tot een zeer kansrijk product, commercieel en uit het oogpunt van de energietransitie.’

Waarom is het dan nog geen mainstream toepassing?
‘Hoe meer je produceert, hoe goedkoper het wordt. Kijk naar HyET Solar. Het wordt wat betreft kosten pas echt interessant bij een productiecapaciteit van 300 megawattpiek, ongeveer 8 van die productielijnen waarvan nu de eerste is gerealiseerd. Gaan we naar 1 gigawattpiek productiecapaciteit, dan is de prijs vergelijkbaar met die van de Chinese glas-glaszonnepanelen van nu. Schaalvergroting is kortom key.’

Is dunnefilm niet gewoon een doodlopende weg?
‘Willen we de afspraken over reductie van CO₂-emissies in het Klimaatakkoord van Parijs realiseren, dan zullen we volgens de huidige energietransitiemodellen tegen 2030 wereldwijd zo’n 3 à 4 terawattpiek per jaar aan zonnepanelen moeten produceren. Dat is maar liefst 10 keer zoveel als nu. Alle nieuwere ontwikkelingen ten spijt – heterojunctie, TOPCon en wat we allemaal nog meer gaan doen – met deze technologieën zullen de grenzen van de materiaal supply chain worden bereikt, ik denk over 15 tot 20 jaar. De zonne-energiemarkt verandert dan wezenlijk. Hij wordt grondstof-gedreven.’

Dunnefilm is de oplossing?
‘Er worden steeds dunnere siliciumwafers gemaakt en dus minder materiaal gebruikt voor zonnecellen. Maar die zijn en blijven gevoelig voor mechanische stress. Flexibele dunnefilm is dat niet, zal wezenlijk toenemen in efficiency en er zijn veel minder grondstoffen voor nodig. Je ziet bovendien nu al een toenemende vraag naar deze complementaire producten vanwege hun diverse voordelen. Die zal verder groeien, wat de opkomst van bedrijven zoals HyET Solar en opschaling in productie mogelijk maakt. Uiteindelijk zal die heel grote markt voor flexibele dunnefilm pv-modules ontstaan, daar ben ik van overtuigd.’

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. Bestel hier gratis toegangskaarten met de actiecode ‘SOLARMAG’