TNO heeft recent aangekondigd dat ze erin geslaagd zijn om het dure en schaarse zilver in zonnecellen te vervangen door koper — via een nieuw proces dat compatibel is met bestaande productietechnologieën. Dit biedt grote voordelen: lagere materiaalkosten, minder afhankelijkheid van schaarse grondstoffen én vrijwel gelijke prestaties.
Wat is er precies nieuw?
- Het gaat om een screenprintproces waarbij zeer smalle koperen lijntjes (“contacts” of elektroden) worden aangebracht aan zowel de voorkant als de achterkant van de zonnecel.
- De prestaties van de met koper gemetalliseerde cellen liggen binnen ±1% van die van conventionele cellen met zilver.
- Koper is veel goedkoper dan zilver en veel minder schaars. Dat maakt massaproductie (op grote schaal) van zonnecellen duurzamer en minder kwetsbaar voor prijs- en leveringsfluctuaties.
Vergelijkbare ontwikkelingen elders
Naast TNO zijn er ook andere instituten en bedrijven die soortgelijke innovaties doorvoeren:
- Het Duitse onderzoeksinstituut Fraunhofer ISE ontwikkelde zonnecellen met heterojunction-technologie (HJT) waarbij de achterzijde volledig koper gebruikt heeft en de voorzijde het zilver sterk is verminderd.
- Bij Fraunhofer werd het zilvergebruik teruggebracht tot ongeveer 1,4 mg zilver per Watt piekvermogen, wat neerkomt op ongeveer een tiende van de standaard hoeveelheden in de industriële praktijk.
- Ook bedrijven zoals AIKO melden dat koper een “highly suitable” alternatief is voor zilver, met in sommige modules al kopercontacten in gebruik.
- TNO werkt bovendien samen met FuturaSun aan bifacial n-type silicium zonnecellen waarin reductie van zilver én mogelijke vervanging door koper wordt onderzocht als onderdeel van nieuwe module-architecturen.
Mogelijke beperkingen en vervolgstappen
Hoewel de vooruitgang veelbelovend is, zijn er nog aandachtspunten:
- Langdurige betrouwbaarheid is nog niet volledig bewezen. De cellen moeten getest worden over jaren in uiteenlopende weers- en gebruiksomstandigheden.
- De productie moet opgeschaald worden; processtappen moeten robuust zijn, geen extra defecten veroorzaken, en compatibel zijn met massaproductie.
- Ontwerp en materiaalkeuze (koper vs. zilver) hebben ook impact op contactweerstand, corrosie, lasbaarheid, en duurzaamheid. Dit vergt fijne afstemming.
Impact
Als deze nieuwe technologie breed wordt toegepast, betekent dit:
- Lagere kosten van zonnecellen en zonnepanelen (materiaalcomponent)
- Verminderde druk op zilvermarkten, wat gunstig is voor juist die volledige industrie én andere sectoren die zilver gebruiken
- Betere schaalbaarheid en veerkracht in zonne-energieproductie wereldwijd
- Mogelijk snellere groei van PV-capaciteit richting de doelstellingen van hernieuwbare energie
