Terwijl de PV-technologie basis van siliciumwafers zich blijft verbeteren en de kostprijs van zonnestroom blijft dalen, ontwikkelt dunne-film PV-technologie zich ook tot massaproduct. Dunne-film zonnecellen zullen naar verwachting op termijn het overgrote deel van de zonnestroommarkt voor hun rekening nemen. Dat gebeurt door hun inherente voordelen: laag materiaalgebruik en de mogelijkheid om te worden gemaakt met de goedkoopste productietechnologie (roll-to-roll, als een krant). In de regio Eindhoven-Leuven-Aachen (ELAT) bundelen bedrijven en kennisinstellingen hun krachten in Solliance, om samen een speler van wereldformaat op dit gebied te worden. Maar het zal nog vele jaren duren voordat dunne-film cellen de overhand krijgen.
PV: doorgaande groei
De ontwikkelingssnelheid van zonne-energie is spectaculair. Eind 2010 stond wereldwijd 40 GWp opgesteld; eind 2011 al 67 GWp, een toename van meer dan 65%. In 2012 is het opgesteld vermogen ondanks de crisis rond de 100 GWp gekomen. Al tien jaar lang overtreft de groei van zonne-energie de meest optimistische scenario’s. Hoewel de crisis zorgt voor een vertraging in de groei, is dit volgens ingewijden niet meer dan een tijdelijke dip in een robuust stijgende trend op langere termijn. Het marktaandeel van dunne-film PV-technologieën is de laatste jaren gedaald door de explosieve groei van de productiecapaciteit van wafertechnologie, maar de verwachting is dat het de komende jaren weer zal gaan toenemen, van 12% in 2011 tot mogelijk 30% in 2020.
De grote verbeteringen in de silicium wafertechnologie zitten nu in de productiemethoden – een teken dat de technologie volwassen wordt. Verdere verbeteringen van het rendement zijn ook nog mogelijk maar vragen andere ontwerpen van cellen en modules: een stap naar de volgende generatie van de technologie. Bij dunne-film technologieën is er nog veel beweging in alle onderdelen van het product en daarmee veel mogelijkheden voor verbetering. Er zijn op dit moment al vier grote dunne-film families: CIGS, CdTe, dunne-film Si, en organische cellen (OPV). Waarvan de eerste drie commercieel op de markt verkrijgbaar zijn. En binnen elke familie varieert het R&D-programma van fundamenteel onderzoek (zoals naar het mechanisme van elektronenoverdracht), via het ontwerp van cellen, tot aan productiemethoden. Niets ligt nog vast. Fundamentele ontdekkingen kunnen nog altijd het ontwerp en het productieproces grondig veranderen.
De nieuwe innovatieve Solliance CIGS productielijn
Solliance verbindt de enorme concentratie van wetenschappelijk onderzoek en van kennis van productietechnologieën in de ELAT-regio. De namen van een aantal deelnemende instellingen spreekt voor zich: ECN, imec, Holst Centre, TNO, TU Eindhoven, Forschungszentrum Jülich – stuk voor stuk instituten die tot de top van hun land en zelfs van de wereld behoren. In Solliance werken zij samen en delen zij hun kennis onderling – én met het grote aantal bedrijven in de regio dat zich toelegt op innovatie in productieprocessen, productieapparatuur en diensten.
Solliance bestaat al een paar jaar maar organiseerde kort geleden zijn eerste congres. Ter gelegenheid daarvan werd een nieuwe CIGS demonstratie productielijn in gebruik genomen. Onder de dunne-film technologieën heeft CIGS naar verhouding een hoog rendement, reden waarom deze de laatste jaren sterk in de belangstelling staat. Ando Kuypers, leider van het Solliance CIGS team, benadrukt dat de nieuwe demonstratielijn een ‘open instelling’ is, ‘waarmee apparatuurbouwers hun eigen systemen en processen kunnen testen’, om zo apparatuur te ontwikkelen voor productie van zonnecellen tegen lage kosten.
PV: alles is nog open
De laatste jaren hebben de Chinezen zich een grote voorsprong verworven bij de productie van zonnecellen: al sinds 2009 zijn zij de grootste producent ter wereld. Het voordeel is dat zij daardoor steeds over de meest moderne fabrieken van PV-cellen beschikken. Bij de lezingen op de Solliance conferentie werd echter duidelijk dat Europa niet bij de pakken hoeft neer te zitten. De productie van PV-cellen voegt niet meer het grootste deel van de waarde toe in de keten. Steeds meer waarde wordt toegevoegd bij de ontwikkeling van productieapparatuur aan de ene kant; en bij installatie, dienstverlening en onderhoud aan de andere kant.
Dat alles nog in ontwikkeling is, bleek wel uit een kort debat over de mogelijke combinatie van wafertechnologie en dunne-filmtechnologie. Marc Meuris van imec, de Vlaamse partner in Solliance, suggereerde om hybride panelen te maken waarbij een dunne-film cel bovenop een siliciumcel wordt gemonteerd. Voordeel: rendementswinst. Probleem: de topcel moet aan zeer strenge eisen voldoen. Maar als je dat kunt, zo stelde Wim Sinke van ECN, kun je ook een efficiënt dubbellaags dunne-film paneel maken. Dat is misschien logischer en eleganter. Zulke panelen kunnen dan misschien qua rendement gaan concurreren met wafer-siliciumpanelen, die de komende jaren trouwens ook nog beter zullen worden. Conclusie: alles is nog open, de industrie bruist van ideeën, PV gaat ons nog verrassen.