28 Energie+ nr2 april 2006Zonnecellen continu kunnenproduceren op een oprol-bare drager. Dat is het doelvan het Helianthos-project,een samenwerking van AkzoNobel met de TechnischeUniversiteiten Eindhoven enDelft, de UniversiteitUtrecht, TNO en het onder-zoekscentrum in Juelich(Duitsland). Er is al eenrendement gehaald van 8,5procent op labschaal, eengoede prestatie voor eenflexibele zonnecelmodule.`Het is een proces van langeadem.'Het Helianthos-project werd gestart in 1997 onder leiding van Akzo Nobel,samen met de vier Nederlandse kennisinstellingen. Recent is ook het Forschungszentrumin Juelich (dichtbij Aken) erbij betrokken. `Onze expertise is plasmafysica,' zegt prof. dr. ir.Richard van de Sanden van de faculteit Technische Natuurkunde van de TU/e. `In Delft enUtrecht zijn ze goed in het maken van de zonnecellen zelf. En TNO verzorgt de overgangvan universitair onderzoek naar de industrie, met name op het gebied van de transparanteelektrode, een belangrijke component van de dunne film zonnecel.'Het gaat in dit project om dunne film silicium zonnecellen. `De meest gebruikte zonnecel-len, zoals in een parkeermeter, zijn gemaakt van kristallijn silicium,' legt Van de Sanden uit.`Het rendement van deze zonnecellen haalt al meer dan vijftien procent. Maar ze zijn duurom te maken, en grote oppervlakten zijn nauwelijks kosteneffectief te vervaardigen, laatstaan voor flexibele ondergronden. Zonnecellen van dunne film, preciezer gezegd amorf ennanokristallijn silicium zijn daar geschikter voor.'Honderd keer beterAmorf silicium absorbeert het zonlicht honderd keer beter dan kristallijn silicium. Dunnelagen zijn daarom voldoende. Dat maakt een snelle en goedkope productie mogelijk metrelatief weinig grondstoffen. De benodigde temperatuur tijdens de productie van de siliciumabsorber is ook veel lager dan bij kristallijn silicium: geen duizend maar tweehonderd gradenCelsius. Het wordt al toegepast op glas, maar het Helianthos-project zoekt naar effici?ntemanieren om het op lichtgewicht flexibel kunststoffolie te produceren.Nadeel is alleen dat de rendementen van amorf silicium maar de helft zijn van de huidigeeerste generatie zonnecellen gebaseerd op kristallijn silicium. `Er is inmiddels een rendementvan 8,5 procent gehaald voor modules uit het laboratorium, zo heeft Akzo Nobel onlangs be-kend gemaakt op de zonnecelconferentie in Sjanghai,' zegt Van de Sanden. `Dat is een goedeprestatie voor een flexibele zonnecel. Maar we willen meer. Onze droom is een rendement vantwaalf procent. Praten over zonnecellen gaat altijd over het verhogen van het rendement en hetverlagen van de kosten. De technologie bestaat al, maar is voor de zonnecellen nog niet uitge-werkt omdat daar te weinig toegevoegde waarde op zit. Voor een LCD-scherm, waar ook amorf`Praten over zonnecelProf.dr.ir. Richard van de Sanden bij een expanderend thermisch plasma. Close up van het expanderende plasma vanuit de plasmabron.foto'sPeterdekoningnr2 april 2006 Energie+ 29len gaat over kosten'silicium in wordt toegepast, is een kostprijsvan ongeveer honderd euro heel normaal.Maar een zonnecel van dezelfde afmetingenmag niet meer dan vijftig cent kosten. Ter-wijl het gaat over een probleem dat over tienjaar voor de deur staat: hoe gaan we energiedie we dan nodig hebben opwekken?'Snelle versieVan de Sandens groep werkt met name aanhetverhogenvandesnelheidvanhetaanbren-gen van de laagjes amorf silicium met behulpvan een plasma. `We zijn al jaren bezig metdeze plasmadepositietechnologie. De huidigeproto is nog gemaakt met de langzame depo-sitietechniek. De snelle versie hebben we alontwikkeld, maar heeft nog allerlei techni-sche problemen. In samenwerking met bij-voorbeeld General Electric is de techniek voorhet snel en goedkoop aanbrengen van glas-achtige laagjes op polycarbonaten vensters alaangetoond. Akzo Nobel heeft een patent opeen deel van onze technologie om toe te pas-sen voor zonnecellen. Ze maken de zonneceleerst op een tijdelijke drager, bijvoorbeeldaluminiumfolie. Dat lukt niet rechtstreeks opplastic, vanwege de temperatuur die daarvoornodig is. Vervolgens gaat de aluminium folieeraf en komt er plastic voor in de plaats.'Momenteel maakt het bedrijf als pilot zon-necellen op dertig centimeter brede folie.Het is al vrijwel geheel in bedrijf genomen,om de industri?le robuustheid van het ma-ken van zonnecellen aan de rol aan te tonen.`De laatste investeringen kunnen binnen-kort worden gedaan zodra Akzo Nobel eennieuwe business partner voor Helianthosheeft gevonden,' zegt Van de Sanden. `Hetbedrijf heeft overigens veel interesse voor deontwikkeling, heb ik begrepen. Dat kan ookniet anders gegeven het enorme potentieel.'Parallel loopt de ontwikkeling van de marktom het materiaal volledig uit te testen intoepassingen. `Over ongeveer een jaar is hettijd om een echte productiefabriek te bou-wen waarin de zonnecellen op 120 centime-ter brede folie gedeponeerd worden.'LevensaderHet Helianthos-project is destijds zo opge-zet dat de samenwerking met de kennis-partners straks niet ophoudt, maar eennieuwe fase ingaat. `De kennispartnersmoeten dan opnieuw onderzoek doen, maarnu met het doel om de volgende generatiezonnecellen en de productietechnologie rijpte maken voor industri?le implementatie.Zodra het Helianthos-product met succesgeproduceerd en verkocht is, zal de TU/e viaeen royalty meedelen in het succes. Op diemanier heeft het Helianthos-consortiumeen unieke levensader gecre?erd voor eenlangdurige samenwerking tussen weten-schap en industrie. Fundamenteel onder-zoek is essentieel om nieuwe doorbraken tebereiken. De universiteit moet en kan veelverder kijken dan de problemen van van-daag. `Alma mater' moet een horizon heb-ben van zeker vijf jaar vooruit.'Het verkrijgen van subsidie, die het Helian-thos-project sinds de start heeft gehad, wordtsteeds moeilijker. `De beleidsmakers willenop korte termijn succes zien voor hun geld.Terwijl het noodzakelijk is om veel onderzoekte doen, veel experimenten uit te voeren. Aande TU/e zijn er door de jaren heen wel twintigmensen bij betrokken geweest. Vier of vijfproefschriften zijn ermee gevuld, en het on-derzoek heeft allerlei spin-offs gehad.'Dat het project desondanks zo lang duurt isechter geen grote verrassing. `Om een pro-ductietechnologie zoals deze geheel van degrond af op te bouwen, kost nu eenmaal tijd.En we hebben te maken met te weinig capa-citeit. Het probleem is moeilijker dan wehadden gedacht. Het vergt van beide kanteneen grote inspanning. We hebben weliswaardie 8,5 procent rendement gehaald. Maar nuwillen we verder komen. Een rendement vantwaalf procent op een flexibele drager, meteen snelle depositiemethode zodat de inves-tering nog aantrekkelijker wordt, dat is mijndoel. Is dat irre?el? Nee, want er is al twaalfprocent gehaald met een tandemzonnecelvan amorf en nanokristallijn dunne film sili-cium op glazen substraten. Het betekentgrenzen verleggen met nog meer onderzoek,en dat dan vertalen naar het industri?le ni-veau. Bij Akzo Nobel is al een pilotmachinevoor de gehele productie van de flexibelezonnecel opgesteld. We vullen elkaar aan.Daarom kan deze samenwerking over zo'nperiode groeien en gezond blijven.' ?De experimentele plasmaopstelling die gebruikt wordt voor hetonderzoek naar snelle aangroei van amorf silicium.Opstelling voor de generatievan een expanderend plasma:onderin een reactorvat waarinhet plasma expandeert.Bron: Vector, het zakelijk magazine van de Technische Universiteit Eindhoven