Het Nederlands-Duits-Belgische consortium Solliance kan met een nieuwe machine perovskiet volcontinu op rol neerleggen. Dit proces is volgens Solliance op te schalen, en daarmee kunnen flexibele zonnecellen waarschijnlijk betaalbaar geproduceerd worden in een industrieel proces. De zonnecellen hebben een rendement van 12,6 %.
Omdat de rendementen van de bekende silicium zonnecellen tegen een maximum aan lijken te lopen richten onderzoekers zich op andere materialen, zoals bijvoorbeeld materialen met een kristalstructuur die lijkt op perovskiet (calciumtitaniumoxide, CaTiO3), dat in de natuur voorkomt. Die materialen hebben in de afgelopen jaren een snelle ontwikkeling doorgemaakt en het maximale rendement van kleine cellen in het laboratorium ligt nu al op 22 %. Dat is dezelfde orde van grootte als commerciële siliciumcellen. Met perovskiet zijn dunne, flexibele en lichtgewicht zonnecellen te maken, die ook nog eens grotendeels doorzichtig zijn. Dat maakt ze geschikt voor gebruik in ramen of gebogen constructie-elementen.
Doorbraak
Om over een paar jaar zonnecellen te produceren met perovskiet erin heeft men echter wel een productieproces nodig dat is op te schalen. Daarin heeft Solliance nu een doorbraak bereikt. Het heeft met een nieuw gebouwde machine succesvol de actieve laag van een perovskiet-zonnecel neergelegd op een strook kunststof (PET) van 500 m lang en 30 cm breed. Het is voor het eerst dat perovskiet op deze wijze verwerkt kan worden. ‘We leggen het materiaal neer met een gietproces – slot-die coating – met een snelheid van 5 m/min. Hiermee laten we zien dat het mogelijk moet zijn in de toekomst grote aantallen zonnecellen tegen lage kosten te vervaardigen’, vertelt Pim Groen van Holst Centre, één van de partners in Solliance.
Roll-to-roll
Speciaal voor dit project werd een roll-ro-roll-machine gebouwd onder leiding van machinebouwer VDL ETG. Hier loopt de basisfolie van PET (polyetheentereftalaat) doorheen en hij komt achtereenvolgens de verschillende productiestappen tegen: printen, drogen, coaten, sealen. Na productie van de 500 m lange strook werden steekproefsgewijs kleine zonnecelletjes uit het materiaal gehaald. Die bleken een rendement van 12,6 % te hebben.
De partners gaan de productielijn gebruiken om de productiesnelheid verder op te voeren. ‘Daarnaast gaat hij dienen als onze eerste pilot plant, proeffabriek. Hij kan maximaal een snelheid halen van 30 m/min, bij een maximale breedte van 40 cm. Dus daarmee halen we al een behoorlijk productievolume’, aldus Groen.
Vocht
Perovskiet heeft wel een belangrijk nadeel: het is zeer gevoelig voor vocht (lees: ‘Laagje maakt perovskiet zonnecel stabieler’). Water uit de lucht dringt het perovskietkristal binnen, waardoor het rendement van de cel na een tijdje afneemt. Om dit te ondervangen brengt de machine van Solliance een laagje folie aan over het perovskiet. ‘Daarnaast ontwikkelen we de actieve materialen (het perovskiet) nog; daarmee worden de cellen steeds stabieler. Het kwaliteitsverlies gaat daardoor veel minder snel', aldus Groen.
Foto: deze nieuwe ontwikkelde roll-to-roll-machine legt volcontinu perovskiet neer op een flexibele kunststof. Bron: Solliance
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.