Nieuwe technologieën maken pv veelzijdiger

TNO experimenteert met allerlei nieuwe materialen en ontwikkelt nieuwe technologieën om zonnecellen en modules te maken. Bij de ontwikkeling van al deze technologieën ligt de nadruk op onder andere prestatie, stabiliteit, kostenefficiëntie en het snel vanuit het lab kunnen opschalen naar concrete producten.

Dunnefilm perovskiet: nieuw materiaal met hoge potentie

Het meest in het oog springende nieuwe pv-materiaal is perovskiet, waarmee we met onze partners binnen het Solliance-samenwerkingsverband al veel succes hebben geboekt. Zo hebben we samen belangrijke stappen gezet in opschaling en stabiliteit waardoor het interessant is voor toekomstige productie door ons bedrijfsleven.

In zeer korte tijd zijn in het lab omzettingsrendementen van meer 20% behaald. Het wereldrecord perovskiet is zelfs 25,5% en nadert het wereldrecord van silicium zonnecellen van 26,7%. Het onderzoek dat TNO uitvoert is vooral gericht op het opschalen van de technologie, dus van kleine naar grotere oppervlakken, en uiteindelijk naar roll-to-roll productie. De eerste prototype modules zijn inmiddels gefabriceerd.

Daarnaast heeft dunnefilm perovskiet de potentie om in een stapeling van cellen, onder andere een stapeling van twee zonnecellen die dan een tandem vormen, veel hogere rendementen te behalen. Een andere interessante mogelijkheid is om de panelen of folies lichtdoorlatend te maken, voor gebruik in stroomproducerende ramen.

Betrouwbaarheid pv onder zware omstandigheden

Terwijl de labproeven met uiteenlopende materialen onverminderd doorgaan, bouwt TNO in samenwerking met andere kennispartners en bedrijven op verschillende locaties testomgevingen om zonnemodules en constructies onder reële omstandigheden te beproeven. Zonnemodules, uit welke materialen ze ook zijn samengesteld, moeten ook onder extreme condities goed blijven presteren en dat over een langere periode. In gebouwen geïntegreerde pv vraagt veel op het gebied van thermo-mechanisch gedrag met behoud van de elektrische prestaties. Voor toepassingen op water, zowel op binnenwater als op zee, zijn er extra eisen met betrekking tot mechanische belasting (golfslag) en corrosie (vocht en zout). We ontwikkelen testmethoden om betrouwbaarheid onder deze zware omstandigheden te kunnen garanderen.

Recyclebare zonnepanelen

De huidige generaties zonnepanelen zijn slechts gedeeltelijk te recyclen. Aan het einde van de levensduur van pv-panelen wordt het glas van de rest gescheiden en hergebruikt, maar blijven nog veel materialen over die in de verbrandingsoven belanden of op land worden gestort. TNO onderzoekt in verschillende projecten hoe de zonnepanelen zo zijn te construeren dat alle gebruikte componenten en materialen volledig kunnen worden hergebruikt, en dus de waarde behouden blijft. Met enkele innovatieve bedrijven hebben we al een concept ontwikkeld voor een paneel waarvan alle onderdelen uiteindelijk weer een nieuw leven kunnen beginnen. Na succesvolle labtesten gaan we nu de werking in de praktijk aantonen. Dat lost een groot probleem op, omdat alleen al in de EU jaarlijks zo’n vierduizend ton aan zonnepanelen worden vernietigd omdat ze aan het einde van hun levensduur zijn. En dit aantal zal in de toekomst zelfs een veelvoud zijn.