Roll-to-roll perovskiet zonneceltechnologie

TNO werkt in verschillende projecten aan deze ontwikkeling. Doel is de blauwdruk te maken voor roll-to-roll verwerking van perovskiet zonnecellen en massamaatwerk. Enkele belangrijke projecten en mijlpalen waaraan TNO werkt.

Perovskiet zonneceltechnologie op groot formaat voor de industrie

In het Horizon Europe-project LUMINOSITY streven de partners ernaar om de technologie van flexibele perovskietzonnecellen op commercieel relevante productieschalen te brengen met behulp van gevestigde industriële processen. Het consortium omvat de volledige waardeketen van onderzoeks- en technologieontwikkelaars, fabrikanten van apparatuur, leveranciers en industriële eindgebruikers.

Het doel van het project is om een roll-to-roll (R2R) verwerkte fotovoltaïsche (PV) module te demonstreren met een beoogde energieomzettingsefficiëntie van 20% bij een oppervlakte van 900 cm2. Dit moet het verschil in efficiëntie overbruggen tussen modules op laboratoriumschaal en die op fabrieksschaal. Een van de unieke punten van dit project is de commerciële substraatfolie op basis van aluminium met een fluor-tin-oxide elektrode-laag, die een intellectueel eigendom is van HyET Solar, de eindgebruiker in het consortium.

Door deze substraatfolie te gebruiken, zal LUMINOSITY de knelpunten verlichten die te maken hebben met het beperkte procesvenster van typische polymere substraatfolies - zoals processen op hoge temperatuur voor de verwerking van hoge kwaliteit nikkeloxide ladingstransportlagen om stabiliteit, efficiëntie en een lagere milieu-impact te bereiken, terwijl de flexibiliteit behouden blijft.

LUMINOSITY streeft naar een operationele stabiliteit van meer dan 20 jaar die kan wedijveren met de levensduur van de huidige commerciële dunnefilm-PV-technologieën. Hierbij moeten de duurzaamheidseisen en de levensduur worden gegarandeerd, onderbouwd met een uitgebreide technisch-economische analyse.

Flexibele perovskietzonnecellen met koolstofelektroden

De integratie van koolstofelektroden in de architectuur van perovskietzonnecellen biedt verschillende voordelen. Denk aan lagere materiaalkosten, verbeterde stabiliteit, vereenvoudigd fabricageproces en lagere emissies. Het hoofddoel van het Horizon Europe project PEARL is dan ook om flexibele perovskietzonnecellen te realiseren die worden verwerkt met industrieel levensvatbare, schaalbare en milieuvriendelijke methoden. Een operationele stabiliteit op lange termijn die de IEC-normen overtreft, een efficiëntie van meer dan 20%, lagere productiekosten en minimale emissies. Om deze doelen te bereiken richt PEARL zich op de ontwikkeling van conventionele planaire en nieuwe celarchitecturen die gebruikmaken van koolstofpasta’s met een lage temperatuur als elektrodes. Deze toepassing is bedoeld voor markten van geïntegreerde zonnecellen in gebouwen (BIPV), in voertuigen (VIPV) en voor het ‘Internet of Things’ (IoT).

Geprinte perovskietzonnecellen voor toepassingen met een groot oppervlak

Een belangrijke uitdaging van de perovskiettechnologie is de productie op grote schaal, aangezien er een aanzienlijk verschil is in prestaties tussen cellen met een klein oppervlak (laboratoriumschaal) en modules met een groot oppervlak. Het PERSEUS-project is ontworpen om een basis te leggen voor de productie van perovskiet en de ontwikkeling van toepassingen binnen Europa. Het project zal 3 verschillende grootschalige perovskietarchitecturen ontwikkelen en demonstreren die een breed toepassingspotentieel hebben in verschillende industrieën, zoals drijvende zonnecellen, in gebouwen geïntegreerde en toegepaste zonnecellen, zonnecellen in land- en tuinbouw en voor stedelijke toepassingen.

Schaalbare functionele lagen en encapsulanten voor R2R-compatibele perovskiet-PV-productie

Een procesvalidatie met industrieel relevante apparatuur die schaalbaar is voor roll-to-roll (R2R) productie voor efficiënte en stabiele verpakte perovskiet PV-cellen is nog niet aangetoond. In het ULTIMA-project willen de partners processen valideren met industrieel relevante apparatuur voor R2R-compatibele productie en verpakking van perovskietcellen door R2R-compatibele coatingprocessen te gebruiken op de schaal van sheet-to-sheet (S2S) verwerking. ULTIMA richt zich op de ontwikkeling van een coatable & curable encapsulant materiaal en soft sputter processen voor ladingstransportlagen, die opgeschaald kunnen worden naar R2R schaal. ULTIMA stelt ook de definitie en ontwerpspecificaties van dergelijke R2R-procesgereedschappen vast en deze resultaten kunnen worden geëxpliciteerd door toekomstig werk na ULTIMA.

Solar maakindustrie in Brabant

Bekijk het Brabant-project waarin we ook gebruik maken van roll-2-roll perovskiet zonneceltechnologie.