211service.com
Getinte ramen die elektriciteit opwekken
Een startup in Duitsland heeft een nieuw soort zonnepaneel ontwikkeld, gemaakt van kleine, organische moleculen die zijn afgezet op polyesterfilms. De technologie is vergelijkbaar met wat wordt gebruikt voor OLED-schermen voor telefoons en flatscreen-tv's. De panelen zijn flexibel en veel lichter dan conventionele zonnepanelen, maar op sommige locaties, vooral waar het warm of bewolkt is, kunnen ze net zoveel elektriciteit opwekken als een conventioneel zonnepaneel.
Heliatek , gevestigd in Dresden, wordt gefinancierd door Bosch, BASF en anderen, en heeft tot nu toe 28 miljoen euro opgehaald. Het bedrijf, dat onlangs is begonnen met het maken van zijn panelen op een kleine proof-of-concept-productielijn, hoopt 60 miljoen euro extra op te halen, waarvan een deel zal worden gebruikt om een fabriek van 75 megawatt te bouwen. Dat is vrij klein voor een zonnepanelenfabriek - op zo'n kleine schaal zullen de panelen van Heliatek meer per watt kosten dan conventionele zonnepanelen, zegt CEO Thibaud de Séguillon. Maar over vier tot vijf jaar, wanneer Heliatek op grote schaal geproduceerd moet worden, zouden de kosten kunnen dalen tot ongeveer 40 tot 50 cent per watt, waardoor ze concurrerend zouden zijn met conventionele zonnepanelen, zegt hij.
Ondertussen zal Heliatek een manier moeten vinden om zijn zonnepanelen tegen een premie te verkopen om zijn uitbreiding te financieren. Het is van plan dit te doen door producten te verkopen die profiteren van het ongebruikelijke lichte gewicht en de flexibiliteit van de zonnepanelen. In één geval werkt het samen met een bouwmaterialenbedrijf om zijn zonnepanelen te integreren in vormen voor betonnen gevels. Op een bouwplaats worden formulieren gevuld met beton en worden de panelen onderdeel van de gevel.
Heliatek werkt ook samen met een andere fabrikant om zijn zonnepanelen, die semitransparant kunnen zijn, in ramen te verwerken. Het is als getinte ruiten, alleen deze ruiten wekken elektriciteit op, zegt Séguillon.
Bouwers zijn misschien bereid een premie te betalen voor de zonnepanelen omdat ze goedkoper in een gebouw kunnen worden geïntegreerd; ze zouden geen hardware hoeven te kopen om de panelen bijvoorbeeld op een dak te verankeren. Beleid in Europa dat gebouwen binnenkort verplicht om net zoveel elektriciteit te produceren als ze verbruiken, kan bouwers er ook toe aanzetten om zonnepanelen in ramen en gevels te integreren, zegt Séguillon.
De belangrijkste innovaties van Heliatek zijn de actieve materialen in zijn zonnecellen en het proces om de cellen te maken. Organische zonnecellen bestaan al tientallen jaren. Het idee erachter is dat bepaalde organische moleculen - meestal soorten lange polymeren - goedkoop kunnen worden afgedrukt, wat leidt tot zeer goedkope zonnecellen. Maar dergelijke cellen zijn inefficiënt gebleken en hebben een relatief korte levensduur gehad, zodat ze alleen in nichetoepassingen worden gebruikt.
De panelen van Heliatek zijn efficiënter dan de op polymeer gebaseerde panelen en zullen naar verwachting net zo lang meegaan als een conventionele siliciumzonnecel. Het bedrijf gebruikt korte moleculen, oligomeren genaamd, in plaats van polymeren. Oligomeren zijn inherent stabieler en kunnen worden gedeponeerd met behulp van een vacuümdepositieproces dat nauwkeurige controle over de dikte en uniformiteit van de resulterende films mogelijk maakt. Die uniformiteit verhoogt de efficiëntie en maakt het gemakkelijk om meerlagige zonnecellen te maken die materialen bevatten die zijn afgestemd op bepaalde golflengten van licht, waardoor de cellen nog efficiënter worden.
De complete panelen van Heliatek (een paneel is een verzameling cellen die aan elkaar zijn verbonden) zetten 8 procent van de energie in licht om in elektriciteit (polymeerzonnepanelen zijn 3 tot 5 procent efficiënt). Conventionele siliciumzonnepanelen zijn 14 tot 15 procent efficiënt, maar de goede prestaties van de Heliatek-technologie bij weinig licht en hoge hitte kunnen het lagere rendement goedmaken, zegt Séguillon. Bij recente tests in Singapore bijvoorbeeld wekten Heliatek-panelen in de loop van een maand iets meer elektriciteit op dan conventionele siliciumzonnepanelen, zegt hij.
Vacuümdepositie is duurder dan printen, maar Heliatek heeft een andere innovatie geïntroduceerd om de kosten te verlagen. In plaats van zonnecellen in batches op glasplaten te maken, worden ze continu gemaakt in een roll-to-roll-proces waarbij de materialen op polyester worden afgezet.
Om zijn uiteindelijke kostendoelen te bereiken, zal Heliatek de efficiëntie van zijn panelen aanzienlijk moeten verbeteren van 8 procent naar 12 procent. Dit is mogelijk omdat het productieproces van het bedrijf hen in staat heeft gesteld een zogenaamde tandem-zonnecel te maken, die twee lagen heeft voor het absorberen van licht en het produceren van elektronen. In het huidige ontwerp zijn beide lagen afgestemd om dezelfde golflengten van licht om te zetten. Maar het bedrijf zou ook lagen kunnen afstemmen op verschillende golflengten en zo meer van het zonnespectrum kunnen omzetten. Heliatek werkt samen met BASF om nieuwe absorberende materialen voor dergelijke cellen te ontwikkelen.
Als het bedrijf zijn kostendoelstellingen haalt, kan het nog steeds moeilijk zijn om te concurreren met bedrijven die conventionele zonnepanelen maken. Om te beginnen zijn banken meer bereid geld te lenen voor grote zonne-energieprojecten die conventionele panelen gebruiken, omdat ze in het veld werkbaar zijn gebleken. Op de lange termijn kunnen nieuwe zonne-energiebedrijven het beter doen door radicaal andere zonnepanelen te ontwikkelen die veel meer elektriciteit produceren dan conventionele siliciumpanelen.