Onderzoekers van Solliance verbeteren rendement dunne-film zonnecellen

Een team van onderzoekers van Solliance, waar TNO onderdeel van uitmaakt heeft op basis van een nieuw anorganisch materiaal (CZTSe) het rendement van een zonnecel omhoog gehaald tot 9,7% (het aantal procent van de lichtenergie dat wordt omgezet in elektriciteit).
Meer dan 30 bedrijven uit de ELAt-regio (Eindhoven, Leuven, Aken) bezochten op de Hightech Campus in Eindhoven eind juni de bijeenkomst over het aangescherpte Solliance programma over CIGS/CZTSe (Koper, Indium, Gallium, Selenide/Koper, Zink, Tin, Selenide) dunne film zonnecellen.
Dunne-film zonnecellen worden gemaakt op basis van organische (polymeren en koolstof) of anorganische materialen. Ze zijn 100 tot 1.000 keer dunner dan de klassieke zonnecellen uit silicium, uiterst flexibel (oprol- en plooibaar) én te gebruiken op uiteenlopende ondergronden (van papier tot textiel). Een belangrijk nadeel van deze nieuwste generatie zonnecellen is het relatief beperkte rendement. De uiteindelijke opzet van het Solliance onderzoeksteam is een veilige, goedkope dunne-film zonnecel met een hoog rendement.
Voor de anorganische dunne-film zonnecellen hebben onderzoekers van imec een belangrijke stap gezet. Dr. Marc Meuris (programmaleider CZTSe van Solliance en imomec, imec’s geassocieerde laboratorium aan de Universiteit Hasselt): “Anorganische dunne-film zonnecellen worden nu gemaakt van twee materiaalcombinaties: cadmium telluride (CdTe) of koper indium gallium selenide (CIGS). Cadmium is erg giftig, terwijl indium en gallium relatief schaars zijn. Je werkt dus met materialen die ofwel ongezond zijn, ofwel bij grootschalig gebruik duur zijn.” Solliance richt zich daarom op een alternatief anorganisch materiaal uit koper, zink, tin, zwavel en selenium. Stoffen die veilig zijn en die -op selenium- na relatief veel voorkomen. “Wij ontwikkelden een zonnecel van koper, zink, tin en selenium die 9,7% van de lichtenergie omzette in elektriciteit”, aldus dr. Meuris.










Nergens in Europa werd met een dunne film zonnecel met hetzelfde materiaal een hoger rendement gehaald. Imomec schaart zich met een efficiëntie van 9,7% bovendien in de top drie van de wereld. Aan de top staat IBM, dat een zonnecel van koper, zink, tin, zwavel en selenium ontwikkelde die een rendement van 11% behaalde. “De techniek die IBM gebruikt, zorgt weliswaar voor een hoger rendement, maar is erg moeilijk toe te passen op grote schaal”, zegt dr. Meuris. “Onze techniek wordt echter al gebruikt voor de productie van zonnepanelen met koper indium gallium selenide (CIGS) en heeft zijn schaalbaarheid dus wél al bewezen.”

Het doel van de onderzoekers is nu om binnen de drie jaar het rendement van de zonnecel uit koper, zink, tin, zwavel en selenium verder te verhogen naar 15%.