Ons werk

Webinar #3: Innovaties in zonne-energie technologie

Hoogwaardige toepassingen tegen lagere kosten

Zonne-energie is betaalbaar en betrouwbaar geworden door innovaties, schaalvergroting en standaardisatie. De afgelopen 20 jaar is de efficiëntie verdubbeld terwijl de kosten met een factor 20 zijn verlaagd.

webinar TERUGKIJKEN

Er valt echter nog veel te winnen, onder meer door verdere technologische ontwikkeling op de volgende aspecten:

  • Meer vermogen en hogere energieopbrengst (meer energie per m2) tegen lagere kosten
  • Verbeterde ruimtelijke en ecologische inpassing: aantrekkelijke, nauwelijks zichtbare en eco-positieve zonnestroom
  • Duurzaamheid: strategieën aan het einde van de levensduur, toepassing van materialen die de aarde verlaten
V.l.n.r.: Agnes Mewe, Gianluca Coletti, Arthur Weeber en Sjoerd Veenstra

PROGRAMMA

  • Arthur Weeber, programma-manager zonne-energie technologieën bij TNO, geeft een beknopt overzicht van commercieel verkrijgbare zonnepanelen.
  • Agnes Mewe, programma-manager silicium-zonnecellen bij TNO, bespreekt prestatieverbeteringen en maatwerkopties voor kristallijn-silicium zonnecellen en -modules.
  • Sjoerd Veenstra, programmamanager perovskiet-zonnecellen bij TNO, gaat dieper in op de unieke eigenschappen en toepassingsmogelijkheden van zonne-energiefolies.
  • Gianluca Coletti, programmamanager pv tandemtechnologie bij TNO, zal het principe van gestapelde zonnecellen uitleggen. Hij gaat in op het overtreffen van de huidige limieten in efficiëntie en schaalbaarheid voor industriële toepassingen. 

ZIE JIJ HET VOOR JE?

Kijk hierboven het webinar terug en ontdek de innovaties in zonne-energie technologie.

Kijkersvragen

1. Wanneer zal dunne-film beschikbaar zijn voor grootschalige toepassing in gevels van bestaande woningen tegen betaalbare prijzen? 

Dunne-film pv is al commercieel beschikbaar in grotere hoeveelheden (zie onze webinars). De scherpe daling die de prijzen van pv-modules hebben doorgemaakt is ook van toepassing op dunne-film pv. De prijzen van de verschillende pv-modules (in Euro per Wp opbrengst) zijn vergelijkbaar en daarmee concurrerend met andere elektriciteitsbronnen. Bovendien zet de daling in prijzen verder door. De meeste dunne-film modules zijn zogenaamde vlakke-plaat modules met een glazen frontsheet, die gebruikt kunnen worden voor zonnepanelen voor gebouwen, en niet volledig geïntegreerd zijn in bouwelementen. Onze focus ligt op flexibele dunne-film pv en we ontwikkelen een mass customization programma om geïntegreerde pv tegen betaalbare prijzen te maken. Veel projecten hebben het potentieel van geïntegreerde pv aangetoond, maar deze producten zijn niet gemaakt met industrieel opschaalbare processen. Via mass-customization willen we geïntegreerde pv koppelen aan grootschalige industriële productie. Hiermee kunnen bouwelementen met volledig geïntegreerde pv elektriciteit opwekken tegen lage kosten en kunnen we functionaliteiten combineren. Deze bouwelementen hebben geen extra ondersteunende constructie nodig zoals een frame. In principe is mass customization niet afhankelijk van de achterliggende pv-technologie; het kan gebruikt worden voor dunne film, kristallijn-silicium en toekomstige technologieën. Wel is het zo dat de flexibiliteit van dunne film voordelen biedt bij specifieke toepassingen.

2. Wanneer kunnen we perovskietmodules op de markt verwachten?

Wij verwachten dat perovskiet pv-modules ruim voor 2030 al op grote schaal beschikbaar zullen zijn, en mogelijk binnen twee jaar op kleine schaal. Deze pv-technologie kan dankzij de potentieel lage kosten, het hoge omzettingsrendement en het milieuprofiel een aanzienlijke bijdrage leveren aan de energietransitie en aan het realiseren van de ambities voor 2030, 2040 en 2050. Er is nog wel veel onderzoek en ontwikkeling nodig om de industriële haalbaarheid van perovskiet pv-technologie te bewijzen.

3. Heeft het doteren van silicium wafers met onzuiverheden invloed op het rendement van zonnecellen? Zo ja, met welk percentage?

De silicium wafers die voor zonnecellen worden gebruikt worden gedoteerd. De ene kant / pool wordt gedoteerd met borium of gallium en de andere met fosfor. Zonder deze gedoteerde lagen zal de zonnecel niet werken. Onzuiverheden in overgangsmetalen, maar ook zuurstof en koolstof, kunnen echter wel degelijk het rendement van de zonnecel verminderen. Dit hangt af van het soort onzuiverheid, de concentratie ervan en het celconcept. Zelfs op het niveau van deeltjes per miljard kunnen metaalonzuiverheden het rendement van een zonnecel al aanzienlijk verminderen.

4. Heeft de module vanwege de kleine cellen meer elektronica nodig en stijgt daardoor de prijs van de module?

De schaduwtolerantie van een module kan worden verbeterd door kleine cellen (bijvoorbeeld kwartcellen) te combineren met extra elektronische componenten, zoals de bypassdiodes of optimizers, en hierdoor stijgen de kosten inderdaad. Als we geen bijzondere elektronische ontwerpen nastreven zullen de kosten slechts marginaal stijgen.

5. Kan gepulseerde laserdepositie doeltreffend zijn voor depositie op grote oppervlakken, en voor homogeniteit en verwerkingscapaciteit? 

Gepulseerde laserafzetting (PLD) kan inderdaad een effectieve manier zijn om functionele lagen op een goed gecontroleerde manier en op grote oppervlakken af te zetten. Een door Solmates ontwikkeld en gebouwd PLD-systeem is onlangs toegevoegd aan de TNO-faciliteiten en er wordt gewerkt aan depositie op grote oppervlakken voor kristallijn-silicium pv. Het systeem kan ook gebruikt worden voor andere pv-technologieën.

6. Met kleinere cellen kun je het beschaduwingsprobleem verkleinen. Wat betekent dit voor de omvormer, met het oog op optimalisatie van het vermogen? 

De invloed op vermogenselektronica hangt af van de manier waarop de cellen met elkaar verbonden zijn. Daarnaast bepaalt de pv-technologie voor een groot deel wat de invloed op het ‘reverse bias’ gedrag is, d.w.z. hoe de cellen reageren op beschaduwing. In geval van een hoge ‘reverse bias’ eigenschap kun je veel cellen in serie verbinden voordat er defecten optreden. Een nadeel hiervan is wel dat het vermogensverlies groter is in geval van een defect. De oplossing moet gezocht worden in de juiste combinatie van pv-technologie, moduleontwerp en vermogenselektronica.

7. Als de perovskietlaag betaalbaar genoeg is, wat gebeurt er als je een tweezijdige (bifacial) module maakt met een tweede perovskietlaag aan de achterkant? 

Dit is inderdaad een goed voorstel voor verticale module-installaties waarbij een hoge tweezijdigheid vereist is. Natuurlijk moet het kosteneffectief zijn. Aan de andere kant kunnen perovskiet zonnecellen al tweezijdig gemaakt worden, d.w.z. een enkele cel die licht vangt aan beide zijden en omzet in elektriciteit. Afhankelijk van details zoals verwerking en celontwerp kan het rendement bij belichting van de achterzijde vergelijkbaar zijn met het rendement van belichting van de voorzijde (waarbij dit laatste uiteraard de standaard is).

8. In het webinar worden de rendementen getoond voor tandem pv-cellen tot 100 cm2. Wat is het verwachte rendement voor een opgeschaalde tandem pv-module? 

Dit platform voor grotere oppervlakken gaat in op de belangrijkste uitdagingen bij het opschalen van de prestaties. Wanneer we naar grotere oppervlakken gaan, spelen naast de engineering van de tools niet zozeer de prestaties, maar de procesbeheersing en de homogeniteit van de lagen een belangrijke rol.

9. Is het lastiger om tandemapparaten te recyclen? Wat wordt er gedaan om tandemapparaten duurzamer te maken? 

Dit hoeft niet het geval te zijn. Het hangt af van de configuratie en het ontwerp. Desondanks is het wel belangrijk om te kijken naar de duurzaamheid over de gehele keten en dat gaat verder dan alleen recycling. Met name initiatieven voor conventionele modules kunnen worden toegepast op tandem en het gebruik van grote hoeveelheden en niet-toxische materialen wordt nader bestudeerd. Uitgebreide LCA-onderzoeken maken onderdeel uit van het onderzoek.

Samenwerken met TNO aan zonne-energie technologie?

Neem contact op met Arthur Weeber

Contact opnemen
Ons werk

Webinar #1: Zonne-energie op weg naar impact

Het hoofdonderwerp van het webinar op 4 maart 2021 was 'Zonne-energie op weg naar impact'. We bespraken de uitkomsten van de gelijknamige whitepaper en zoomen in op zonne-energie in het landschap en op... Lees verder
Ons werk

Webinar #2: Betaalbare zonne-energie van elk oppervlak

Nieuwe manieren om zonnepanelen te integreren zodat ze onzichtbaar zijn of juist een esthetisch onderdeel worden van een geschikt oppervlak. Lees verder
Roadmap

Innovatie en de opkomst van zonne-energie

De zon is een onuitputtelijke bron van energie voor al het leven op aarde. Sinds enkele decennia kunnen wij mensen het licht van deze ster omzetten in elektriciteit en warmte. Op termijn hoeven we daardoor... Lees verder
Ons werk

15 vragen over zonne-energie beantwoord

Zon is een onuitputtelijke bron van energie waar we als samenleving steeds meer gebruik van maken. Zonne-energie is schoon en duurzaam. Je kunt zonlicht omzetten in elektriciteit en in warmte, zodat we... Lees verder
Ons werk

Mass customization: zonne-energie betaalbaar, op maat en grootschalig

Op maat gemaakte producten grootschalig en betaalbaar vervaardigen. Het lijkt een tegenstelling, maar is toch de toekomst van zonne-energie. TNO ontwikkelde een productiemethode om zonnemodules in allerlei... Lees verder
Contact

Prof. Dr. Arthur Weeber

  • PV Technologies

Benieuwd hoe de toekomst van zonne-energie eruit ziet?

Welke keuzes hebben we bij het benutten van zonne-energie in de gebouwde omgeving?

Wat is er nog nodig op technologisch gebied?

Volg TNO op social media

Blijf op de hoogte van het laatste nieuws, de vacatures en activiteiten

Op TNO.nl maken we gebruik van cookies. De daarin opgeslagen informatie kan bij een volgend bezoek weer naar onze servers teruggestuurd  worden.