Hogere energieopbrengst en nieuwe toepassingen met tweezijdige PV

Met dubbelzijdige (bifaciale) PV kunnen we de elektriciteitsopbrengst van zonnepanelen zo’n 10 tot 30% verhogen. Dit kan de elektriciteitskosten in potentie enorm verlagen. Zo kunnen PV-installaties of -projecten bijvoorbeeld dezelfde hoeveelheid elektriciteit produceren op een kleiner grondgebied en met minder PV-modules en systeemcomponenten.

Om voor elke willekeurige partner een accurate voorspelling te kunnen doen van de energieopbrengst van een PV-systeem met tweezijdige modules heeft TNO een zeer geavanceerd, en voor zover wij weten het meest complete, simulatiemodel voor een PV-systeem ontwikkeld, genaamd BIGEYE. Met BIGEYE zijn we in staat om PV-systemen met elke configuratie en op elke locatie te simuleren, waaronder systemen op daken, op het veld, panelen verwerkt in geluidsbarrières, op water en ook bijvoorbeeld in volgsystemen waarbij de panelen gedurende de dag meedraaien met de zon. Op basis van weer- en milieudata kan de elektriciteitsproductie berekend worden per uur, dag, maand of jaar.

Voor PV-installateurs, projectontwikkelaars en systeemeigenaren is het zeer waardevol om een accuraat energieopwekkingsprofiel te hebben om optimale verbindingen te verzorgen met het lokale, nationale en wereldwijde elektriciteitsnet. Daarnaast kan BIGEYE gebruikt worden om PV-systemen zodanig te ontwerpen dat de stroomopwekking beter aansluit bij de dagelijkse behoefte, bijvoorbeeld door in de ochtend of middag de opwekking te verhogen.

Een tweezijdig PV-paneel bestaat uit 60 of 72 zonnecellen. Deze zonnecellen hebben een bijna identieke metalen rooster aan voor- en achterzijde, waarbij meer dan 95% van beide kanten beschikbaar is om licht op te vangen. Tweezijdige panelen worden geïnstalleerd in standaard PV-zonne-energiecentrales, maar ook in diverse in opkomst zijnde marktsegmenten waaronder PV geïntegreerd in de infrastructuur, bijvoorbeeld in geluidsschermen en drijvend PV op open water of in gecombineerde hydro- en aquacultuurbedrijven.

Kennis en technologie

We werken aan diverse nieuwe celconcepten met als doel de omzettingsefficiëntie te verhogen en de fabricagekosten gelijktijdig te verlagen. Een van onze nieuwste bifaciale celconcepten is de PERPoly zonnecel. Deze cel heeft speciale interfacelagen aan de achterzijde, met zeer dunne oxide en polysilicium, waardoor verlies van elektronen opgewekt door het licht wordt tegengegaan. Hiermee kan de efficiëntie van de zonnecel tot zo’n 25% verhoogd worden.

Dit celconcept is ontwikkeld in samenwerking met Tempress Systems, Levitech B.V., Meyer Burger BV., TU Eindhoven, TU Delft en de Universiteit Twente in het kader van een TKI Urban Energy subsidieproject en in enkele commerciële projecten. Het is nu klaar voor industriële toepassing als dwarsdoorsnede van TNO’s polysilicium gebaseerde passiverende contactzonnecel. 

Verhoging energieopbrengst

TNO ontwerpt en ontwikkelt tweezijdige modules die voldoen aan specifieke eisen, bijvoorbeeld verminderde zilverconsumptie om kosten en prestatie te optimaliseren onder verminderde lichtomstandigheden, de toepassing van lichtvangende materialen om lichtkoppeling in en op modules te verbeteren, en oplossingen te vinden voor positionering van cel- en bypassdiodes om rekening te houden met toegenomen beschaduwing door robuuste frames, bijvoorbeeld bij geluidsschermen. TNO heeft ook een nieuw tweezijdig zonnepaneel ontwikkeld met een witte laag tussen en rondom de cellen. Deze witte tweezijdige zonnepanelen laten een 5% hogere energieopbrengst zien in vergelijking met tweezijdige panelen met een glazen achterzijde en een even hoge maximum stroomopbrengst als enkelzijdige (monofaciale) zonnepanelen. De opbrengst van de witte tweezijdige panelen ten opzichte van enkelzijdige panelen hangt af van de locatie van de installatie en kan zo’n 10 tot 30% hoger uitvallen.

Standaard enkelzijdige zonnepanelen kunnen alleen aan de voorkant licht vangen. Dubbelzijdige zonnepanelen vangen ook licht op aan de achterzijde en zetten dit om in elektriciteit. Zo kan ook strooilicht en diffuus licht aan de achterzijde benut worden. Licht dat bijvoorbeeld reflecteert van de oppervlakte waarop het paneel gemonteerd is, wordt via de transparante folie of glas op de achterzijde van het paneel doorgezet naar de tweezijdige zonnecel in het paneel.