Panelen worden alsmaar groter, krachtiger en efficiënter. Echter zou het tegenstrijdig zijn als deze bron van duurzame energie vervuiling met zich mee zou brengen. Universiteit Leiden werkte samen met het Fraunhofer ISE aan een publicatie over milieu-efficiente van zonnepanelen, vanaf de productie tot aan de afvalhoop.

Het onderzoek helpt ontwikkelaars te bepalen wat de meest duurzame route is voor hun specifieke wensen. “Om de volledige milieu-impact van een nieuwe technologie te bepalen, moet je kijken naar de volledige levensduur, van productie tot afval”, stelt eerste auteur Carlos Felipe Blanco.

Siliconen niet efficiënt genoeg

Op dit moment zijn de meeste zonnepanelen gemaakt van siliconen, een goedkoop en niet giftig materiaal. Helaas is dit niet erg efficiënt als we kijken naar het omzetten van zonlicht in elektriciteit. Een nieuwe technologie die gebruikmaakt van zogeheten III-V siliconen tandemzonnecellen is hier een stuk efficiënter in. Ook bevatten deze nieuwe zonnepanelen dunne lagen van andere elementen waardoor ze meer energie opwekken, maar die mogelijk ook giftiger zijn dan siliconen. Ook zijn er zeer hoge temperaturen nodig om deze elementen aan te brengen, wat ook zeer milieu belastend is.

Levensloop onder de loep

“We hebben de potentiële milieu-impact bepaald voor elk stadium in het ‘leven’ van deze geavanceerde cellen”, legt Blanco uit. Hierbij werd ontdekt dat de grootste milieu-impact voortkomt uit het feit dat de panelen geproduceerd worden met elektriciteit afkomstig uit centrales. De impact is het grootst als deze centrales nog steeds afhankelijk zijn van steenkool. “Dat heeft niet alleen invloed op het klimaat door de uitstoot van CO2, maar de giftige dampen die vrijkomen zijn ook op andere manieren schadelijk voor het milieu.”

Frank Dimroth van het Fraunhofer ISE: “Deze impact kunnen we verkleinen door een energiezuiniger productieproces en natuurlijk door te streven naar meer duurzame elektriciteit. Het is verbazingwekkend om te zien dat de milieu-impact van een nieuwe zonneceltechnologie afhangt van de manier waarop we op dit moment onze elektriciteit uit fossiele brandstof produceren.”

Giftig

Er werden verschillende scenario’s ontwikkeld door de onderzoekers. Ontdekt werd dat bepaalde zaken er veel minder toe doen dan in eerste instantie gedacht werd. Zo vormde het gebruik van ‘giftige’ elementen als gallium en arseen uiteindelijk geen groot probleem voor het milieu op het gebied van giftigheid of uitputting van grondstoffen. Er zijn namelijk slechts zeer kleine hoeveelheden nodig zijn en ze komen niet snel in het milieu terecht.

Blanco: “We kunnen nu met vertrouwen zeggen dat de III-V siliconen tandemzonnecellen een grote potentie hebben om de efficiëntie in de toekomst te verhogen. Zo zijn er minder materialen nodig en is er uiteindelijk minder impact op het milieu. We hopen dat deze technologie op grote schaal snel werkelijkheid wordt.”

Toepassing ruimtevaart

Het kan echter nog jaren duren voordat het efficiënte zonnepaneel massaal kan worden geproduceerd. Blanco: “Het type zonnecel dat we onderzocht hebben gebruikt, is er een die al eerder is ingezet. Namelijk in de ruimte op satellieten. In de ruimtevaart moet alles zo efficiënt mogelijk. Een zonnepaneel dat zeer compact is, maar toch een relatief grote hoeveelheid stroom genereert is daar een goed voorbeeld van.” Door de hoge kosten kan de technologie volgens Blanco echter alleen worden gebruikt voor zoiets belangrijks als een ruimtemissie.

Om de kosten te drukken is het met name van belang dat de productie van het paneel moet worden vergroot. “Momenteel kunnen er slechts een paar cellen per uur worden geproduceerd. Als je deze technologie commercieel wilt gebruiken, moet je kijken hoe je duizend cellen per uur kunt produceren”, stelt Blanco.