Waarom Europa zijn eigen zonnepanelen moet gaan produceren

Strategische waardeketen

Inmiddels heeft de Europese Commissie de sector zonne-energie tot strategische waardeketen aangemerkt. Dicht bij huis produceren voorkomt het over wereldzeeën verschepen van zonnepanelen, wat vervuiling en transportkosten scheelt. Ook is de energie-mix in Europa schoner dan in vele andere regio’s op aarde wat de CO2-voetafdruk van zonnepanelen, die is al goed, verder verbetert. Het maakt ons ook minder afhankelijk van bepaalde landen of regio’s. We hebben hier bovendien alles in huis, namelijk hoogwaardige kennis, innovatiekracht en geavanceerde bedrijven waarmee we weer een belangrijke speler in de productie van zonnecellen en -modules kunnen worden.

Toonaangevend blijven

Nederland is al langer toonaangevend in het ontwikkelen van innovatieve technologieën op het gebied van zonnestroom. We hebben baanbrekend werk verricht als het gaat om kristallijn silicium en de laatste jaren ook op het gebied van dunnefilm en tandems: het stapelen van zonnecellen om zo de opbrengst te verhogen.

TNO beschikt over unieke labfaciliteiten om bijvoorbeeld depositietechnologieën te ontwikkelen en te testen: atoomlaag- en gepulseerde laser depositie (ALD en PLD), alsmede chemische depositie onder lage druk en hogere temperatuur (PECVD en LPCVD). Die maken het mogelijk ultradunne functionele lagen op cellen aan te brengen om de prestaties te optimaliseren. Er worden lagen ontwikkeld voor een hoger omzettingsrendement, maar ook ter bescherming om de betrouwbaarheid te verbeteren. Zo helpen we bedrijven in de maakindustrie innovatieve producten te ontwikkelen, te fabriceren, bestaande producten of processen te verbeteren en nieuwe markten te betreden.

Van importeur naar exporteur

Een nieuwe generatie zonnemodules, waaraan TNO momenteel belangrijke bijdragen levert, gaat het komend decennium het verschil maken. Simpele, goedkope vaste panelen gaan plaats maken voor nieuwe typen zonnepanelen die nagenoeg of geheel onzichtbaar in allerlei materialen in elk gewenst formaat en vorm te zijn verwerken en hierdoor goed integreerbaar zijn in daken, gevels, ramen, wegen, geluidsschermen en zelfs auto’s. Dan is er in potentie enorm veel meer oppervlak voor het opwekken van energie te gebruiken.

Mass customization, op maat gemaakte producten massaal vervaardigen, is de toekomst van integreerbare zonne-energie. Door het creëren van een pv-ecosysteem om deze high-end producten in Europa te fabriceren, met Nederland als belangrijke bron als leverancier van kennis, apparatuur, halffabrikaten en van het eindproduct, is een brede markt aan te boren. Van importeur naar opties voor exporteur.

Opbrengst optimaliseren

Tegelijkertijd komt het er voor Nederland en Europa op aan de prestaties van de zonnecellen en modules te optimaliseren. TNO zet sterk in op de combinatie van dunnefilm perovskiet en kristallijn silicium, een zogenaamde tandem zonnecel. We weten steeds de grenzen te verleggen en het maximale rendement verder op te voeren. Binnenkort zullen met tandem zonnecellen rendementen van boven 30% behaald gaan worden. Naast tandems van perovskiet in combinatie met silicium cellen is het ook mogelijk om tandems van perovskiet zonnecellen te maken. De afzonderlijke perovskiet zonnecellen verschillen dan in samenstelling en daardoor in kleurgevoeligheid. Daarom kan de energie uit het zonnespectrum beter benut worden.

Op de lange termijn (voorbij 2040) zullen met tandems van meervoudig gestapeld perovskiet rendementen van meer dan 40% mogelijk zijn. Met Nederlandse universiteiten en bedrijven werken we op dit moment aan nieuwe generaties tandem zonnecellen, zowel een stapeling van twee cellen als een meervoudige stapeling. Hierbij worden allerlei nieuwe functionele dunne lagen ontwikkeld om de opbrengst en betrouwbaarheid verder te optimaliseren.

Grensoverschrijdende samenwerking nodig

Om grootschalige productie van zonnecellen en modules in Europa, met een sterke Nederlandse inbreng, mogelijk te maken is behalve een hoge opbrengst veel meer nodig. De kosten van de productie moeten nog verder omlaag, het concept mass customization voor integratie moet werkelijkheid worden en circulariteit wordt cruciaal. Deze ambities tot een succes maken vergt grensoverschrijdende samenwerking tussen kennisinstellingen, bedrijven en overheden.

De eerste stappen zijn al gezet met onder meer de lancering van het European Solar Initiative, gesteund door de Europese Commissie. Versnellen en opschalen is het devies. Ook zijn bedrijven in verschillende Europese landen bezig om de productie van zonnecellen en zonnepanelen uit te breiden en zijn nieuwe bedrijven actief om productie op te gaan starten.

Zonnecellen slim combineren en recycling

Grootschalige productie van cellen en modules in Nederland is mogelijk. Er vindt al een aanzienlijke productie van modules in Nederland plaats! Onze kracht ligt in het bedenken van innovatieve concepten die het bedrijfsleven verder kan industrialiseren en vervolgens kan vermarkten. TNO heeft een unieke kennispositie als het gaat om het slim combineren van zonnecellen tot een zonnepaneel in elk gewenste vorm, formaat, kleur en dat verwerken in bouwelementen.

Daarnaast zijn wij met industriële partners een concept aan het ontwikkelen voor volledige recycling van zonnepanelen. Belangrijke stappen met als uiteindelijk doel alle onderdelen in hoogwaardige toepassingen her te gebruiken, zijn al gezet. Alleen al in de EU wordt nu al jaarlijks zo’n vierduizend ton aan zonnepanelen niet volledig gerecycled. Dat gaan we oplossen met volledig recyclebare zonnepanelen. Kortom, we hebben als land veel te bieden om in Europa een industrie voor zonne-energie te laten opbloeien.