Zonnecellen dunne film

Betekenis

Zonnecellen in een dunne film zijn op een dunne drager (folie) aangebrachte fotovoltaïsche lagen die elektriciteit uit licht genereren. Ze kunnen als lange, brede en flexibele banen worden gefabriceerd en zijn doorgaans minder efficiënt dan kristallijn silicium; de efficiency lag rond 10% (2014).

Toepassing

Zonnecellen in dunne film worden ingezet waar flexibiliteit, gewicht of esthetiek belangrijker zijn dan het hoogste rendement.

• Plaatsen van flexibele pv-panelen op gebogen of onregelmatige oppervlakken.
• Produceren van lange rollen zonnefolie voor roll-to-roll fabricage.
• Coaten van kunststof en metaal met fotovoltaïsche lagen (voor organische typen).
• Toepassing als semi-transparante lagen die licht doorlaten en tegelijk elektriciteit leveren (bijv. in tuinbouwtoepassingen).
• Gebruik op ondergronden waarop kristallijne modules moeilijk te installeren zijn.

Aandachtspunten

• Rekening houden met de lager gemiddelde efficiëntie vergeleken met kristallijn silicium.
• Bepaalde materialen, zoals perovskiet, zijn gevoelig voor vocht; bescherming is noodzakelijk.
• Bij beschadiging van perovskietlagen kan lood vrijkomen; afdichting of beschermlagen verminderen dit risico.
• Varianten met extra dunne beschermlagen (bijv. aluminiumoxide tot maximaal 1 nm) kunnen vochtbestendigheid verbeteren en het rendement verhogen.

Materialen / uitvoeringsvormen

Er bestaan meerdere technologieën voor dunnefilm-zonnecellen, met elk eigen eigenschappen.

• Perovskiet

  • Veelbelovend voor zonnefolie: in tandem met silicium bijna 30% efficiency bereikt in laboratoriumomstandigheden.
  • Voordelen: sterke lichtabsorptie, goede elektronische geleiding, veel bewegingsvrijheid voor elektronen, goedkope bestanddelen en zeer dunne folie mogelijk.
  • Bescherming: een extreem dun laagje aluminiumoxide (max. 1 nm) lijkt bescherming tegen vocht te bieden en kan het rendement met ongeveer 3% verhogen.
  • Nadelen: gevoelig voor vocht; bij beschadiging kan lood vrijkomen; een extra laag zelfherstellend kunsthars kan deze nadelen grotendeels ondervangen.

• CIGS (koper-indium/gallium-diselenide/sulfide)

  • Voordelen: gemakkelijker te produceren met roll-to-roll, toepasbaar op bijna elke ondergrond, beter presterend bij hogere temperaturen en bij minder gunstige lichtomstandigheden.

• Organische zonnecellen

  • Voordelen: laat zich in verschillende kleuren drukken, semi-transparante uitvoeringen laten licht door en leveren elektriciteit, selectieve doorgang van golflengten is mogelijk (nuttig voor tuinbouw), en coating van kunststof en metaal is mogelijk.

• Dunnefilm silicium

  • Voordelen: gemakkelijker te produceren (roll-to-roll), beter presterend bij hogere temperaturen en goedkoper dan normale kristallijne siliciumzonnecellen.

• Overige procédévarianten

  • Er verschijnen steeds meer varianten, bijvoorbeeld technieken met ALD (Atomic Layer Deposition).

Verschil met kristallijn silicium

• Dunnefilmzonnecellen leveren doorgaans een lagere efficiency (rond 10% in 2014) dan normale kristallijne siliciumcellen (ongeveer 15% genoemd voor normale siliciumcellen in de vergelijkende context).
• Dunne film biedt daarentegen grotere flexibiliteit in vorm, kleur en toepassingsmogelijkheden, en enkele typen presteren beter bij hogere temperaturen en bij minder gunstige lichtcondities.