De efficiëntie van standaard zonnepanelen kruipt naar de maximum performance toe. Per jaar worden de panelen nog maar 0,4 procent efficiënter. Tijd om verder out-of-the-box te kijken en TNO legde in een recent webinar uit hoe zij dit doen.

Twee nieuwe technieken waar TNO hard aan werkt zijn het doorontwikkelen van dunnefilmpanelen en het ontwikkelen van tandemmodules – modules die uit silicium en perovskiet bestaan. Sjoerd Veenstra is de Programma Manager bij TNO die over het doorontwikkelen van perovskietzonnecellen gaat.“ Dunnefilm-PV onderzoeken we in gebogen oppervlakten, met een mini-prototype in ramen en hoe de zonnecellen erin geprint kunnen worden.”

Om dunnefilm-PV uiteindelijk breed in te kunnen zetten als zonnepaneel moet er nog wel een flinke ontwikkeling plaatsvinden. Het moet goed oprolbaar kunnen zijn om de dunne film op te slaan en te verplaatsen, daarnaast moet de moduleproductie en de verpakking ervan op maat gemaakt kunnen worden.

“Daarna kan er op grote schaal maatwerk geleverd worden, die flexibiliteit is daarvoor echt noodzakelijk”, aldus Veenstra. “Waar de cellen eerder ingekapseld werden tussen drie glasplaten, zitten we nu al op slechts twee flexibele platen. Dat moet uiteindelijk direct in één flexibele plaat ingekapseld zijn, bij voorkeur van prefabmateriaal.”

Efficiëntie
“Het opschalen van perovskiet is daarvoor belangrijk omdat dit het efficiëntieniveau omhoog krijgt en mogelijk maakt. We willen perovskiet uiteindelijk geschikt maken voor sheet-to-sheet- en roll-to-roll-productie”, zegt Veenstra. Uit drie gezamenlijke tests van TNO en Solliance bleek al dat perovskiet stabiel genoeg is om op grotere schaal te gaan produceren.

Een tandemmodule bestaat uit zonnecellen van silicium waarop een laagje perovskiet wordt gelegd. Gianluca Coletti, Programma Manager PV Tandem Technology bij TNO, ziet de efficiëntie van een tandemmodule snel boven een gewone module uitstijgen. “De verwachte efficiëntie van tandemmodules is 24,5 procent in 2020, oplopend tot 29,0 procent in 2030. Het uiteindelijke maximum ligt tegen de 34 procent.”

Tandemmodules
Een tandemmodule bestaat in twee varianten: als 2-terminal (2T) en als 4-terminal (4T). In een 2T-tandemmodule zijn cellen verbonden in tweetallen, waardoor er minder bedrading nodig is, maar de efficiëntie van de module ligt lager dan van een 4T-tandemmodule. Daarin heeft iedere cel eigen bedrading voor maximale performance. Met 4T-tandemmodules kan de energiedichtheid met 5 mW/cm2 worden verbeterd ten opzichte van conventionele technieken.

“2T-tandemmodules zijn ideaal voor zonneauto’s als de Lightyear One, geïntegreerde daksystemen en zonnegevels”, stelt Coletti. “4T-tandemmodules zijn weer uitermate geschikt voor PV in de agrisector, drijvende zonne-installaties en tweezijdig ladende module die geïntegreerd is in bijvoorbeeld een geluidsbarrière. Er wordt flink progressie geboekt in de ontwikkeling van de tandemmodules, ook bij onze onderzoeksorganisatie. Met zijn 4T-tandemmodule op basis van silicium behaalde TNO een efficiëntiepercentage van ruim 28 procent.” 28,7 en 27,0 procent om precies te zijn, afhankelijk van het celtype, zo maakte Solliance bekend.

TNO is momenteel volop bezig met de buitentesten van zijn zonne-installaties. “Uiteindelijk moeten we ook flexibele 4T-tandemmodules doorontwikkelen, zodat op grote schaal maatwerk geleverd kan worden én de modules moeten winstgevend worden”, aldus Coletti. TNO verhoogde de efficiëntie van een flexibele tandemcel al met 8,1 procent tot 23,0 procent. De efficiëntie van een flexibele module van 85 cm2 werd eveneens verhoogd, met 6,3 procent tot 17,0 procent. “Tandemmodules zouden vanaf 2023 al op de markt terecht kunnen komen.”

TNO
Dit webinar van TNO is het derde deel in een serie van drie over de impact van zonne-energie en bestaat uit twee artikelen. Het eerste artikel is hier te vinden, dit is het laatste artikel. Het eerste deel gaat over de uitdagingen en mogelijke oplossingen van de stijgende impact van zonne-energie. Het tweede behandelde de vraag hoe er zonnepanelen op ieder oppervlak kunnen komen, zie Solar365 voor het verslag van deel 1 en deel 2.