Informatietype:
Project
Thema:
Zonnemodules en massamaatwerk
Unit:
Energy & Materials Transition

Rendement zonnepanelen stijgt

In samenwerking met

Solliance-samenwerkingsverband

Zonnepanelen halen al jaren een goed rendement. Ze zijn betaalbaar en betrouwbaar, maar er is nog winst te behalen. Zo verwachten we een verdubbeling van het omzettingsrendement van fotovoltaïsche systemen (pv-systemen). En kunnen de prijzen minimaal een factor 3 lager. We werken aan technologie voor betere prestaties en lagere kosten.

Diverse soorten en maten

Zonnepanelen zijn er in meerdere soorten en maten. Je hebt de bekende zonnepanelen, maar ook tweezijdige panelen en panelen met cellen waarbij alle contacten aan de achterkant zitten. Los van de vorm zijn er 3 categorieën pv-technologie:

  • gebaseerd op kristallijn silicium plakken
  • gebaseerd op dunnefilm zonnecellen
  • gebaseerd op een stapeling van afzonderlijke zonnecellen, bijvoorbeeld een tandem

Kristallijn silicium pv

De meest toegepaste technologie voor zonnepanelen is kristallijn silicium. Het bestaat al meer dan 50 jaar en heeft wereldwijd een marktaandeel van 95 procent. Meer dan de helft van de zonnepanelen wereldwijd bevat TNO-technologie. Het rendement van grootschalig gefabriceerde silicium zonnecellen is het laatste decennium sterk gestegen, tot boven de 20 procent. Silicium is afgeleid van het Latijnse woord silex, dat vuursteen betekent. Het woord eindigt op '-ium', omdat het op een metaal lijkt.

Wereldwijd de nieuwste technologie

Het verwachte maximale rendement van zonnepanelen die op grote schaal en betaalbaar worden gefabriceerd is naar schatting 26 procent. Daar willen we samen met onze partners dichter bij komen, door nieuwe ontwikkelingen en toepassingen. Namelijk door functionele lagen op de silicium te plakken en zo complete zonnecellen te maken. Dit zijn ultradunne lagen tot wel enkele duizendste micrometers (nanometers) dun. Deze technologie ontwikkelen we in ons solar lab met bedrijven en andere kennisinstellingen. Wereldwijd lopen we hiermee voorop.

Dunnefilm zonnecellen

Alternatief voor silicium zijn dunnefilm pv-zonnecellen en -modules. Die kunnen flexibel worden toegepast. Silicium zonnecellen zijn nu ongeveer 150 micrometer (0,15 millimeter) dun. Dat is bij dunnefilm 1 tot 3 micrometer. Het gaat om heel andere materialen die zo dun worden toegepast dat ze flexibele pv-modules mogelijk maken.

Efficiënte zonnepanelen in allerlei soorten en maten

We richten ons vooral op de 2 materialen Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) en het nieuwe perovskiet. CIGS-zonnemodules worden al grootschalig geproduceerd. Door de flexibiliteit is dunnefilm pv makkelijker en breder toepasbaar dan silicium. Ook zien de modules er mooier uit omdat ze egaal van kleur zijn. Technologie waar we aan werken integreert de dunnefilm zonnecellen in producten met allerlei vormen en kleuren ('customized products'). En we richten ons op inpak-technologieën die zorgen dat de producten zeer betrouwbaar zijn.

Samenwerken aan dunnefilm zonnecellen

We werken in het dunnefilm pv-lab aan de dunnefilm pv-technologie. Dit doen we samen met de industrie, universiteiten en andere onderzoeksinstellingen. Veel onderzoek gebeurt binnen het Solliance-samenwerkingsverband waarin we een belangrijke partner zijn.

Speciale apparatuur meet het rendement van de tandemconstructie
Met speciale apparatuur meten we het rendement van zonnepanelen in tandemconstructies

Stapeling van zonnecellen in een tandem

Door tandemconstructies wordt energie uit zonlicht beter benut. Het gaat dan om combinaties silicium met dunnefilm zonnecellen en combinaties van dunnefilm zonnecellen. Daardoor ligt het rendement hoger, tot ongeveer 1,4 keer hoger dan enkelvoudige zonnecellen. Door de efficiënte zonnepanelen is minder pv-oppervlak nodig. Dat is essentieel voor een dichtbevolkt land als Nederland.

Hoger rendement zonnepanelen

Door de hogere opbrengst van de tandemconstructies, zijn de systeemkosten zoals kabels en draagconstructies relatief lager. Daardoor zijn de kosten per kilowattuur ook lager. Naast een beter rendement en lagere kosten werken we hierbij aan het opschalen van de productieprocessen en een langere levensduur van de tandemmodules. We testen inmiddels niet alleen meer in het lab maar ook onder reële buitenomstandigheden.

Tweezijdige zonnepanalen

Zonnepanelen vangen normaal gesproken aan één kant zonlicht op. Wij ontwikkelden als een van de eersten tweezijdige zonnepanelen. Inmiddels worden deze grootschalig toegepast. Ze leveren 10 tot 20 procent hogere energieopbrengst dan enkelzijdige panelen, afhankelijk van de reflectie van de omgeving. Maar de fabricagekosten zijn wel vergelijkbaar. Daardoor zorgen tweezijdige zonnepanelen bij de juiste toepassing voor lagere kosten per kilowattuur. Bijvoorbeeld op grote daken, binnenwater, zee of landbouwgrond waarbij gewassen tussen de rijen groeien of vee tussen de rijen loopt.

Technologie voor achterkant van de panelen

Ook werken we aan achterzijdecontact silicium zonnecellen en -modules. Dit doen we samen met partners in wetenschap en industrie. Hierbij is de elektrische verbinding van de cellen aan de achterkant. De metaalbedekking aan de voorkant is daardoor deels of helemaal afwezig zodat de metaalpatronen nauwelijks tot niet meer zichtbaar zijn. Ook treden er geen schaduwverliezen meer op en worden de weerstandsverliezen zo klein mogelijk gemaakt.

Verbeteren van de technologie

We optimaliseren deze technologie met industriële partners, waaronder producenten van materialen, machines, cellen en modules. En we werken aan daaruit voortvloeiende producten voor bijvoorbeeld integratie in gebouwen en auto's.

Webinar innovaties in zonne-energietechnologie

Zonne-energie is betaalbaar en betrouwbaar geworden dankzij innovaties, schaalvergroting en standaardisatie.

Podcast innovaties in zonne-energietechnologie

Wat is er nog nodig op technologisch gebied? Beluister het in onze podcast over innovaties in zonne-energietechnologie.

Laat je verder inspireren

4 resultaten, getoond 1 t/m 4

Silicium zonnemodules en circulair ontwerp

Informatietype:
Artikel

We ontwikkelen technologie voor betere silicium zonnepanelen en een circulair ontwerp. Onze technologie is wereldwijd in gebruik.

Zonne-energie op grote schaal, betaalbaar en op maat

Informatietype:
Artikel
Zonnepanelen kunnen in allerlei vormen en maten worden gemaakt. Dankzij de 'mass customization'-methode kan dit op grote schaal en betaalbaar.

Circulaire zonnemodules en massamaatwerk

Informatietype:
Artikel
Bij TNO richten we ons ook op zonne-energie voor de volgende generatie. Ontdek ons werk voor circulaire zonnemodules en massamaatwerk.

Dunnefilmzonnepanelen en circulair ontwerp

Informatietype:
Artikel
We ontwikkelen geavanceerde moduletechnologieën voor verpakking, interconnectie en duurzaamheid van dunne-film-CIGS en perovskiet pv. .