Platte panelen

`MENSEN ZIJN gefixeerd op het rendement van zonnepanelen, maar niemand vraagt wat de kostprijs per hoeveelheid opgewekte elektriciteit is,' zegt Peter van der Vleuten, directeur van Free Energy Europe, een bedrijf in het Franse plaatsje Lens dat zich toelegt op de fabricage van amorf silicium zonnecellen. Bij deze zogeheten dunne-film cellen is de fotogevoelige laag, die het zonlicht opvangt, slechts enkele microns dik. Dit in tegenstelling tot kristallijn silicium cellen waarbij die, dure, laag enkele honderden microns dik is. Het rendement van deze kristallijn silicium cellen is weliswaar hoger dan die van amorf silicium cellen, maar ze zijn ook een stuk duurder. Volgens Van der Vleuten wordt er nog te veel op het rendement van zonnecellen gelet, en te weinig op de prijs. ``Sommige architecten willen zonnepanelen op het dak of op de gevel van een gebouw. Als je dan moet kiezen tussen een paar kleine panelen van kristallijn silicium en, voor hetzelfde geld, een aaneengesloten oppervlak van goedkope amorf silicium cellen, dan is voor de meesten de tweede keus veel aantrekkelijker'', aldus Van der Vleuten.

Bij Free Energy Europe zetten dertig medewerkers op jaarbasis zo'n 50.000 zonnepanelen in elkaar, goed voor een vermogen van 0,6 MegaWatt (MW). Het bedrijf exporteert de panelen vooral naar Afrika, waar de rurale bevolking ze gebruikt om accu's mee op te laden, zodat er 's avonds elektriciteit beschikbaar is voor verlichting, televisie of radio.

Van der Vleuten werkt al langer aan zonnepanelen. Enkele jaren geleden wilde hij in samenwerking met Akzo Nobel een zogenaamd roll-to-roll proces voor het fabriceren van amorf silicium zonnecellen opzetten. Bij een dergelijk proces krijgt een rol kunststofolie met behulp van een tijdelijk draagmateriaal door middel van opdamping zonnecellen, waarna de folie weer op een rol gewikkeld wordt. De gezamenlijke aanpak van Van der Vleuten en Akzo Nobel eindigde in een conflict, waarbij Akzo Nobel er volgens Van der Vleuten met zijn intellectuele eigendom vandoor ging. Verleden jaar kwam er na veel onderhandelingen een oplossing, en kreeg Van der Vleuten een `passende' vergoeding betaald voor zijn rol `bij het op gang brengen van een denkproces bij Akzo Nobel om zonnecelonderzoek serieus ter hand te nemen', aldus het gezamenlijk uitgebrachte persbericht. Akzo Nobel is op de ingeslagen weg verder gegaan, en werkt binnen dit project inmiddels samen met de Universiteit Utrecht, de TU's van Delft en Eindhoven en TNO.

Inmiddels is volgens Van der Vleuten gebleken dat een dergelijk roll-to-roll proces niet ideaal is: ``Uit een recent onderzoek van Ken Zweibel van het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory blijkt dat een stuksgewijs productieproces, zoals wij in Lens toepassen, veel goedkoper is. Het proces, waar Akzo nu nog mee bezig is, is veel te ingewikkeld, vooral vanwege het gebruik van een tijdelijke drager die je later weer moet verwijderen.''

Het fabricageproces bij Free Energy Europe bestaat uit een zestal stappen: eerst wordt 3 mm dik glas, dat als drager van de zonnecel dient, op maat gesneden. Daarop dampt men een laag tin-oxide. Een laser snijdt verticale gleuven in dit transparante, elektriciteit geleidende materiaal. Vervolgens wordt daar bovenop een dunne laag silicium gedampt. Ook in deze laag snijdt een laser dunne gleuven. Na het aanbrengen van de bedrading komt er ter bescherming van de zonnecel nog een glasplaat bovenop, die met behulp van een rubberen frame op de plaats blijft.

Van der Vleuten maakt nu voorbereidingen om in Nederland een fabriek voor dunne-film cellen op te zetten. De fotogevoelige laag van deze cellen bestaat in dit geval uit een indium-gallium-diselinde (CIS) mengsel. Het rendement van dit soort cellen ligt momenteel ongeveer in de buurt van de amorf silicium cellen, maar op laboratoriumniveau zijn aanzienlijk betere resultaten behaald. Zo heeft het National Renewable Energy Laboratory (NREL) onlangs een nieuw record gevestigd met het behalen van een rendement van 18,8 procent met CIS-zonnecellen. Daarmee verbeterde het NREL het oude record, dat ook op zijn naam staat, met 1 procent.

Dat wil trouwens niet zeggen dat de nu commercieel geproduceerde zonnecellen datzelfde rendement al halen. Onder laboratoriumomstandigheden zijn de rendementen over het algemeen hoger vergeleken met die van de commercieel verkrijgbare zonnecellen: van CIS-cellen lag in 1995 het laboratoriumrendement op 17,5 procent, terwijl de commercieel verkrijgbare CIS-cellen in die tijd een rendement van 8 procent hadden. Tegenwoordig ligt dat alweer hoger. Zo is Siemens Solar verleden jaar gestart met de seriematige productie van CIS-zonnecellen met een efficiency van 11 procent.

Desalniettemin toonde Rommel Noufi, teamleider bij het NREL, zich onlangs zeer tevreden over de in het laboratorium behaalde efficiency met CIS-zonnecellen. ``Het demonstreert het grote potentieel die dunne films hebben.''