TNO zet stap richting industriële productie van bifaciale tandem-zonnepanelen

Bifaciale tandem-zonnecellen kunnen voortaan met bestaande industriële productiemethoden worden gemaakt. Dat heeft onderzoeksinstituut TNO met Nederlandse en Duitse industriële partners aangetoond. Volgens de onderzoekers wekken deze nieuwe generatie zonnepanelen onder praktijkomstandigheden aanzienlijk meer elektriciteit op dan de huidige bifaciale zonnepanelen op basis van silicium. In de industrie is dit een verdere stap richting grootschalige productie van efficiëntere zonnepanelen.

Bifaciale tandem zonnecellen zijn geavanceerde zonnecellen die de voordelen combineren van dubbelzijdige lichtopname en gestapelde materiaallagen. Ze bestaan uit twee actieve zonneceltechnologieën op elkaar gestapeld die stroom opwekken uit direct zonlicht én aan de achterkant gereflecteerd licht benutten.

De ontwikkeling vond plaats binnen het Fit4Market-project, waarin TNO samenwerkt met Levitech, Tempress, Yparex, SMIT Thermal Solutions en het Duitse onderzoekscentrum van Hanwha Q CELLS. De partners richtten zich op het verhogen van het rendement van de zonnecel en het ontwerp dat geschikt is voor bestaande productielijnen in de zonne-industrie.

Meer opbrengst uit hetzelfde dakoppervlak

De technologie combineert een perovskietlaag met een siliciumzonnecel in een zogenoemde monolithische tandemcel. Daarnaast zijn de panelen bifaciaal uitgevoerd, waardoor ze zowel direct zonlicht aan de voorzijde als gereflecteerd licht aan de achterzijde benutten. Door deze combinatie kan per vierkante meter meer elektriciteit worden geproduceerd.

Dat is volgens de onderzoekers vooral interessant op locaties waar het beschikbare oppervlak beperkt is, zoals op bedrijfsdaken en in stedelijke gebieden. Een hogere energieopbrengst per vierkante meter maakt het mogelijk om meer vermogen te installeren zonder extra ruimtebeslag.

Praktijktesten bevestigen hogere energieproductie

Uit metingen blijkt dat de nieuwe tandemmodules 15 tot 30 procent meer vermogen leveren dan de bifaciale siliciummodules waarmee ze zijn vergeleken. Ook de eerste resultaten van een proefopstelling op een dak laten een hogere energieopbrengst zien. Volgens TNO ligt de jaarlijkse elektriciteitsproductie daar ongeveer 16 procent hoger.

Inmiddels wordt er een tweede generatie prototypes buiten getest. Valerio Zardetto, Senior Scientist bij TNO, ziet de resultaten als een belangrijke stap richting commercialisering.

"Door te focussen op industriële processen en de optimalisatie van het bifaciale ontwerp, laten we zien dat een hogere vermogensdichtheid in de praktijk haalbaar is. Dit is een belangrijke stap richting grootschalige toepassing van bifaciale tandem-zonnetechnologie."

Gericht op schaalbare productie

Waar veel onderzoek naar tandemzonnecellen zich richt op recordrendementen in laboratoria, lag de nadruk in dit project juist op industriële toepasbaarheid. De ontwikkelde processen sluiten volgens TNO aan op bestaande productietechnieken voor zonnepanelen, waardoor de stap naar grootschalige productie kleiner wordt.

Volgens de onderzoekers kan de technologie op twee manieren voordeel opleveren: meer elektriciteit opwekken op hetzelfde oppervlak of dezelfde hoeveelheid stroom produceren met minder panelen. Vooral voor commerciële daken, industriële locaties en grootschalige zonneparken kan dat de businesscase verbeteren.