De zon levert steeds meer energie op

Technologische vooruitgang en moordende concurrentie zorgen ervoor dat zonnepanelen efficiënter en goedkoper worden. „Wie mee kan komen heeft goud in handen.” Maar Nederlandse producenten hebben moeite om de markt bij te benen.

Nederland, Amsterdam, 06-03-2012 Wim Sinke van ECN (rechts) met een nieuw silicium zonnepaneel en Albert Polman van het AMOLF instituut (links) met een voorbeeld van een nano-coating in het photonics lab met de zonnepanelen en de coating die de zonnecollectoren efficienter moeten maken. foto: Bram Budel Bram Budel

Wie aan zonnepanelen denkt, denkt aan grote, glimmende, blauwe platen. Die glimmende blauwe platen kleuren binnenkort wellicht dofzwart. Een recent ontwikkeld anti-reflecterend laagje zorgt ervoor dat de zonnecellen in de panelen nauwelijks nog licht weerkaatsen en daardoor meer energie kunnen opwekken.

Zonnepanelen worden steeds efficiënter en slagen er steeds beter in om zonnewarmte om te zetten in elektriciteit. De technologie verbetert gestaag. De markt groeit, maar Nederlandse producenten kunnen daar moeilijk van mee profiteren. De prijzen staan voortdurend onder druk door heftige Chinese concurrentie.

Voor de consument is dat goed nieuws. Door de efficiëntere en goedkopere panelen daalt de prijs van zonnestroom fors. Veel meer dan de meeste experts hadden verwacht. „We voorzagen in 2010 nog niet dat we nu al zover zouden zijn”, zegt Wim Sinke. Hij is onderzoeker bij het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) dat productieprocessen voor zonnepanelen ontwikkeld. Volgens Sinke is zonnestroom voor consumenten inmiddels concurrerend met conventionele elektriciteit. Er is grid parity bereikt, zoals dat in jargon heet.

Er is zelfs een duidelijk voordeel. Zonnepanelen gaan 30 jaar mee. „Momenteel kun je de investering in zonnepanelen in 15 tot 20 jaar terugverdienen, wat betekent dat zonnestroom voor particulieren zelfs iets goedkoper is dan conventionele elektriciteit”, zegt Sinke. Uitvindingen zoals het anti-reflecterend laagje zullen die terugverdientijd nog verder doen afnemen.

De jongste ontdekking bestaat uit een laagje piepkleine nanocilinders die het licht opvangen en naar het binnenste van de zonnecel dirigeren. Het laagje is ontwikkeld door Albert Polman, directeur van onderzoeksinstituut AMOLF in Amsterdam. Twee weken geleden publiceerde hij met collega-onderzoekers zijn ontdekking in het gerenommeerde wetenschapstijdschrift Nature Communications.

Het anti-reflecterend laagje zou een vol procentpunt kunnen toevoegen aan het rendement van commerciële zonnepanelen, dat nu op 15 tot 20 procent ligt. Het rendement is het percentage lichtenergie dat omgezet wordt in bruikbare energie.

Een vol procentpunt extra rendement is veel, zegt Polman. „Onderzoek naar zonne-energie gebeurt in kleine stapjes. Sluipenderwijs is er zo over de laatste jaren grote progressie geboekt”. AMOLF werkt samen met ECN om de vinding te commercialiseren.

De ontwikkelingen zijn in volle gang. Zo publiceerde Polman met een Amerikaanse collega ook een artikel in tijdschrift Nature Materials over wat in vaktermen lichtmanagement wordt genoemd. „Een vergeten vakgebied”, volgens Polman. Bij bestaande zonnecellen vallen alle kleuren licht op dezelfde plaat silicium. Dat is niet efficiënt voor de omzetting naar energie. Want silicium zet rood licht wel voor honderd procent om in elektriciteit, maar groen en blauw licht niet. Die worden maar voor de helft of voor een derde omgezet in energie.

Andere stoffen kunnen groen licht wel voor de volle honderd procent omzetten in energie. Door met een kleurenfilter de verschillende soorten invallend licht te splitsen en naar delen van het zonnepaneel te zenden die van een andere stof gemaakt zijn, kan met dezelfde lichtinval veel meer energie gegenereerd worden.

Zo kan op termijn het rendement van zonnecellen nog veel verder omhoog. „Met deze techniek is in theorie een rendement van 70 procent mogelijk”, aldus Polman. Ter vergelijking, het wereldrecord staat op 43 procent. Sinke, van ECN over het artikel in Nature Materials: „Dit zijn spectaculaire bevindingen. Ik voorspel dat dit de komende jaren een van de meest geciteerde onderzoeken op het gebied van zonne-energie wordt”.

Hij verbaast zich nog steeds over de manier waarop de technologie zich ontwikkelt. „Telkens denk je dat de grenzen van wat mogelijk is bereikt zijn. Maar dan komt er wereldwijd een waar leger aan wetenschappers en technologen in beweging dat zorgt dat er toch vooruitgang geboekt wordt”.

Een van de grootste technologische uitdagingen is nu om zonnecellen dunner te maken, terwijl toch voldoende, goedkopere energie geleverd wordt, zegt Polman, van AMOLF. De materialen, zoals het silicium voor de cellen, vormen de belangrijkste kostenpost bij het fabriceren van zonnepanelen. Sinke, van ECN: „Silicium voor zonnecellen is een dure grondstof. Voor dunnere cellen hoeft minder materiaal gebruikt te worden en gaan de fabricagekosten omlaag. Dit kan leiden tot nog goedkopere panelen, maar het kan fabrikanten ook helpen om onder de streep iets meer over te houden”.

Maar die fabrikanten hebben het momenteel zwaar te verduren. Althans in Nederland. De markt wordt overspoeld met goedkopere Chinese producten. Door subsidieregelingen in verschillende Europese landen is de vraag groot. Maar Nederlandse producten kosten meer, de Nederlandse fabrikanten kunnen moeilijk op tegen de Chinese concurrentie.

Het Limburgse Solland Solar moest begin dit jaar vrijwel al zijn werknemers ontslaan om aan een faillissement te ontsnappen. Het eveneens Limburgse Scheuten Solar vroeg begin deze maand uitstel van betaling aan. En Nuon doekte dochterbedrijf Helianthos op, een producent van zonnefolie. De problemen beperken zich niet tot fabrikanten. Vorige week nog ging zonnepaneleninstallateur Solar Total over de kop. De zonnepanelen die het bedrijf in voorraad had waren door de prijsdaling een stuk minder waard geworden. Door de afboeking daalde het eigen vermogen van Solar Total naar nul.

Volgens Wim Sinke is een verdere prijsdaling van zonnepanelen nauwelijks vol te houden als de kosten niet meedalen. „Inmiddels gaan zelfs Chinese bedrijven over de kop”. Sinke denkt dat de Nederlandse zonne-energiesector zich voorlopig beter kan richten op machines voor zonnecelfabricage en op de ontwikkeling van geavanceerde zonnecellen. „Nederland kan leidend zijn op die gebieden. Kijk naar ASML. Dat produceert zelf ook geen siliciumchips maar levert wel de apparatuur om ze te maken. Daar verdienen ze goed mee”.

Sinke denkt dat Nederland flink aan de bak moet om mee te profiteren van de ontwikkelingen op het terrein van zonne-energie. Sinke: „In Duitsland komt inmiddels meer dan vier procent van de totale elektriciteit uit zonnepanelen. Bij ons is dat maar een tiende procent. Er moet in Nederland nog veel gebeuren. Het Internationaal Energie Agentschap (IEA) voorziet dat over vijftig jaar de helft van alle elektriciteit uit zonne-energie kan komen. Dat betekent een groei van de hoeveelheid zonnepanelen met een factor 200. Wie op die ontwikkeling kan inspringen heeft goud in handen”.

Jesse Groenewegen