TNO+ maakt efficiënte zonnecellen met koperen elektroden

TNO en de Nederlandse PV-startup MCPV hebben met een nieuw zeefdrukproces koperen elektroden aangebracht op silicium heterojunctie (HJT) zonnecellen. Die wekken nu bij na bijna net zoveel elektriciteit op als met het traditioneel gebruikte zilver.

Daarnaast is samengewerkt met een bedrijf dat metallisatiepasta’s ontwikkelt. De resultaten worden gepresenteerd op de internationale vakconferentie EUPVSEC in Bilbao.

Door het gebruik van koper wordt de productie van zonnecellen goedkoper en duurzamer. Tegelijkertijd biedt het veerkracht tegen toekomstige zilver-schaarste en prijsstijgingen.

100x goedkoper, 1000x minder schaars

Het proces maakt het mogelijk om zeer smalle koperlijnen aan te brengen op zowel de voor- als achterkant van de zonnecellen. Prestaties van deze koper-gemetalliseerde cellen liggen binnen 1% van traditionele zilver-gemetalliseerde cellen.

Koper is op dit moment honderd keer goedkoper en duizend keer minder schaars dan zilver, waardoor zonnecelproductie duurzaam kan opschalen zonder afhankelijkheid van deze schaarse grondstof. De wereldwijde vraag naar zonne-energie groeit snel. Volgens schattingen kan de jaarlijkse groei van PV-capaciteit in 2035 oplopen tot bijna 1 terawatt. Bij zo’n opschaling van de PV-productie zou tot 50% van de jaarlijkse zilverproductie alleen al voor zonnecellen gebruikt worden.

Yu Wu, hoofdonderzoeker bij de Solar Energy Group van TNO: “Deze doorbraak opent een belangrijke mogelijkheid voor zilver-vrije HJT-zonnecelproductie zonder extra investeringen in productieapparatuur en complexere productieprocessen. Het biedt ook uitstekende potentie voor toepassing in toekomstige hoog-efficiënte perovskiet/silicium tandemzonnecellen.”

Benjamin Strahm, CTO van MCPV: “Het resultaat is zeer belangrijk voor duurzame opschaling van de productie van HJT zonnecellen: de zilverkosten- en beschikbaarheids-beperkingen worden verlaagd met minimale penalty voor het celrendement, terwijl standaard productietechnologieën worden gebruikt. Dit biedt een snelle route naar productie.”

Verdere ontwikkeling

TNO werkt verder aan het verbeteren van het koper-metallisatieproces, het ontwikkelen van hieraan aangepaste zonnepaneel-technologie en het testen van de lange termijn betrouwbaarheid van de zonnepanelen. Omdat de nieuwe methode gebruik maakt van de bestaande productietechnologie van zeefdrukken is het relatief eenvoudig te ïmplementeren in de industrie. Samen met partners als MCPV wordt gewerkt aan een snelle en duurzame toepassing in de industrie.

Ondersteuning en samenwerking

Deze resultaten zijn behaald met steun van het SusCon-project, ondersteund door TKI Urban Energy, onderdeel van de Topconsortia voor Kennis en Innovatie (TKI’s) van het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat, en SolarNL, gefinancierd door het Nationaal Groeifonds.