Zonnecellen lijmen kan panelen veel goedkoper maken

Via een patroon dat doet denken aan nerven in een waterlelieblad loopt stroom snel naar de achterkant van een zonnecel. Zo worden verliezen door transport en reflectie geminimaliseerd. Foto ECN ecn

Een geleidende lijm ter vervanging van soldeerverbindingen op zonnecellen is ontwikkeld door onderzoekers van het Europese consortium CrystalClear. Volgens projectcoördinator Wim Sinke van Energieonderzoek Centrum Nederland is de technologie een stap op weg naar opwekking van elektriciteit uit zonne-energie tegen het tarief dat de consument nu betaalt aan de energiemaatschappij.

Door de zonnecellen niet bij meer dan 200 °C te solderen, maar bij minder dan 150 °C te lijmen wordt de kans kleiner dat een plak silicium breekt tijdens de fabricage, of bij toepassing in een paneel. De lijm, waarin fijn verdeelde metaaldeeltjes zorgen voor de elektrische geleiding, maakt bovendien snelle, geautomatiseerde assemblage mogelijk van een groot aantal zonnecellen in een paneel.

Het consortium CrystalClear, waarin universiteiten, onderzoeksinstituten en bedrijven samenwerken, haalde vorig jaar een rendement van 16,7 procent op een 0,13 millimeter dikke zonnecel van kristallijn silicium. Er zijn efficiëntere zonnecellen op de markt, maar die zijn ook dikker. De dunne zonnecellen betekenen een forse materiaalbesparing in vergelijking met conventionele cellen van ruim 0,2 millimeter dik.

Omdat zonnecellen individueel een spanning leveren van niet meer dan een halve volt moeten in een zonnepaneel vele zonnecellen in serie worden geschakeld. Bij conventionele zonnecellen gebeurt dat door er aan de voor- en achterkant metalen strips op te solderen. De minpool van de ene cel (meestal de voorkant) wordt verbonden met de pluspool van de volgende (de achterkant). Langs deze strips worden de negatief geladen elektronen afgevoerd die in de zonnecel door fotonen zijn losgemaakt en gescheiden van positief geladen gaten.

In de zonnecellen die CrystalClear heeft ontwikkeld wordt de opgewekte stroom geleid via een waterlelieachtig patroon naar een gaatje in de cel (zie afbeelding). Via dit gaatje gaat de stroom naar de achterkant en van daaruit naar de volgende cel (Metallisation Wrap-Trough). Bij dergelijke achterzijde-contactcellen is een kleiner deel van het vooroppervlak met metaal bedekt. Dat is gunstig voor het rendement, omdat meer fotonen het actieve gebied van de cellen kunnen bereiken. De Heerlense producent van zonnepanelen Solland wil een fabriek bouwen waarin een vergelijkbare technologie wordt toegepast. Toepassing van de nieuwe lijmtechniek in zonnecellen met contacten aan de achterzijde opent volgens Sinke de weg naar nieuwe efficiëntere productiemethoden.

De zonnepanelen die CrystalClear ontwikkelt moeten elektriciteit kunnen opwekken tegen een consumententarief van circa 25 cent per kilowattuur. Dan is wel een fabriek nodig die jaarlijks zonnepanelen maakt met een totale piekcapaciteit van 500 megawatt tot een gigawatt. Voor dit bedrag moeten ook de bijbehorende elektronica worden gemaakt zoals een invertor die gelijkspanning uit het paneel omzet naar wisselspanning. Volgens Sinke overwegen verschillende deelnemers in CrystalClear om de verlijmde zonnepanelen in productie te nemen.

Michiel van Nieuwstadt