Hoe efficiënt worden onze pv-panelen?

Het Berlijnse onderzoekscentrum HZB zou het rendement van perovskiet silicium tandem-zonnecellen hebben kunnen verhogen naar 29,90%. Zullen de geïnstalleerde pv-panelen op onze daken ooit zo efficiënt zijn? We vroegen het aan professor Olindo Isabella, hoofd van de groep Photovoltaic Materials and Devices van de TU Delft.

Beeld NFP Photography

Regelmatig duiken er berichten op dat onderzoekscentra erin zijn geslaagd zonnecellen te produceren die een nieuw record in rendement kunnen behalen.

Er is op dit moment een grote mismatch tussen wat in laboratoria wordt onderzocht en wat er op de markt beschikbaar is

Mismatch

Professor Olindo Isabella, hoofd van de groep Photovoltaic Materials and Devices van de TU Delft. “Er is op dit moment een grote mismatch tussen wat in laboratoria wordt onderzocht en wat er op de markt beschikbaar is. Zo domineren kristallijn silicium zonnecellen al decennialang de pv-markt. Als je vervolgens kijkt naar zonnecelproducenten zoals Longi of Kaneka, dan zijn rendementen tot 26,3% mogelijk in hun R&D-omgevingen. Maar dit is nog steeds geen productie-omgeving. In het hogere – duurdere – segment   zijn rendementen tot rond de 26% wellicht haalbaar op zonnecelniveau. De productieprocessen zijn dan zodanig ingericht om in optimale omstandigheden te produceren zodat de hoogste kwaliteit kan worden geleverd, rekening houdend met de zuiverheid, dikte et cetera.”

Zoveel mogelijk tegen zo laag mogelijke kosten

“Massaproductie van pv-panelen is er daarentegen op gericht zoveel mogelijk te produceren tegen zo laag mogelijke kosten. Hierdoor zullen de rendementen weer een paar fracties dalen. Je zou kunnen stellen dat veel zonnecelproducenten rendementen van ten minste 25% kunnen leveren.”

Rendementsverlies bij elke productiestap

Maar dan zijn we er nog niet. “Bij elke productiestap is er opnieuw rendementsverlies. Wanneer je grotere cellen opdeelt in kleinere stukjes is er verlies. Maar bijvoorbeeld ook bij het plaatsen van de cellen in een frame. Op moduleniveau wordt het verlichte gebied gemeten om het rendement te bepalen. Dit impliceert dat ook de ruimte die er ligt tussen de cellen onderling bijdraagt aan het bepalen van het percentage, waardoor het rendement opnieuw daalt.  Zo gaat er bij elke stap – van productieproces tot plaatsing – wel een fractie efficiency verloren zodat de geïnstalleerde pv-panelen op daken vaak rendementen van rond de 22% behalen.”

Nieuwe technieken en materialen

Data en certificering nodig vóór grote uitrol mogelijk is

Ondertussen blijven onderzoekersinstellingen doorontwikkelen. “Enerzijds gebeurt dit door na te gaan hoe de praktijk kan opschuiven richting wat theoretisch mogelijk is.  Daarnaast doen we veel onderzoek naar andere technieken en nieuwe materialen. Denk aan multi-junctiecellen waarin we meerdere cellen op elkaar stapelen. Of tandemtechnologie waarin silicium en perovskiet zonnecellen worden gestapeld.”

“Tegenover een theoretisch rendement van meer dan 30%, zijn rendementen tussen 27 en 29% gerapporteerd. Maar nogmaals, deze percentages werden gemeten in laboratorium-omstandigheden en op kleine zonnecellen. Hoe snel de industrie dergelijke technieken zal kunnen omzetten tot massaproductie is nog even afwachten. Wel horen we beloftevolle geluiden vanuit de markt dat ze geen jaren, maar slechts maanden aan voorbereiding nodig hebben. Wellicht is dit enigszins spierballentaal. Feit blijft dat er data en certificering nodig is vóór een grote uitrol mogelijk is en dat kost tijd. Maar één ding is zeker, vroeg of laat zullen ook nieuwe beloftevolle technieken op de daken komen te liggen.”

In dit artikel vertelt Olindo Isabella meer over het in kaart brengen van de pv-potentie: Potentie pv-panelen in kaart gebracht