De afgelopen twee jaar is de vraag naar zonnecellen wereldwijd verdubbeld en ook over subsidie wordt weer gesproken. Toch is niet iedereen positief. Shell bijvoorbeeld gelooft niet meer in siliciumzonnecellen.

“Voorlopig is het nog alle hens aan dek met duurzame energie”, zegt Wim Sinke, stafmedewerker Programma en Strategie van de afdeling Zonne-energie bij het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) en de ‘homo solaris’ van Nederland. “Maar de zon heeft op lange termijn de grootste potentie en zal een hoofdrol gaan spelen in de toekomstige energievoorziening.”

De markt voor zonne-energie is de laatste jaren enorm toegenomen. Werd in 2000 wereldwijd bijna 290 MW-piekvermogen met zonne-energie gegenereerd, in 2005 was dit al bijna het zesvoudige. (Piekvermogen is de standaardmaat voor de productiecapaciteit van een zonnecelfabrikant. Het is het elektrische vermogen dat alle in een jaar geproduceerde cellen of panelen bij volle instraling van de zon leveren.) “Nederland gaat niet gelijk op met de rest van Europa. Op het gebied van marktstimulering lopen we duidelijk achter”, vertelt Sinke. “Wat betreft kennis en technologie bezit ons land een uitstekende positie. Ook heeft het verschillende bedrijven met veel ambitie. We kúnnen een rol gaan spelen in de toekomstige energiemarkt, maar dan moet er wel een evenwichtig beleid voor zonne-energie komen.”

Twintig jaar kennis

In Nederland staat momenteel één zonnecelfabriek en die ligt half in Duitsland. Solland Solar Energy ligt op het EU-bedrijventerrein Avantis in Heerlen/Aken. Het bedrijf is opgericht in november 2003 door Gosse Boxhoorn en zijn twee partners Hubert Thijs en Jan-Willem Hendriks. Boxhoorn werkte twintig jaar bij Shell, waarvan vier jaar als directeur voor Shell Solar Energy, en stapte in 2001 over naar OTB Engineering. Toen Shell in oktober 2002 zijn zonnecelfabriek in Helmond sloot, besloot Boxhoorn met zijn oud-collega’s om de tafel te gaan zitten. “Je hebt toch twintig jaar goede kennis en expertise opgebouwd in Helmond. Het kon toch niet zo zijn dat al die kennis wegging uit Nederland en dat onder booming markt­omstandigheden? We hebben toen besloten het zelf maar te gaan doen.”

Het bedrijf zal aanvankelijk cellen met een totaal van 20 MW-piekvermogen per jaar gaan produceren, met een streefcapaciteit in 2010 van 500 MW-piekvermogen. Momenteel realiseert het de tweede productielijn van 40 MW-piekvermogen. De productie is voor de komende vijf jaar al uitverkocht. FEM Business heeft het bedrijf uitgroepen als een van de 25 meest briljante start-ups van Nederland.

Het produceert zowel standaard multi­kristallijne zonnecellen als unieke back contact solar cells (BSC’s). ECN heeft het concept voor deze cel bedacht. Het berust op de verdeling van de cel in kleinere subunits, waardoor het mogelijk wordt aan de achterkant te solderen. Zo is Solland Solar in staat zes tot acht procent (relatief) meer vermogen te genereren, een prestatie die onafhankelijk is van de celgrootte. “De kleine cellen kunnen ook worden gebruikt voor consumentenproducten, bijvoorbeeld voor achterop je mobieltje”, aldus Boxhoorn

Rendement

Het wereldrecord rendement voor een silicium zonnecel is 25 procent. Dat is gehaald in het lab met zeer dure processen en de beste kwaliteit silicium die er is op een heel klein oppervlak. Het rendement van industrieel vervaardigde grote zonnepanelen is daarentegen 14 tot 15 procent. “Daar wordt bewust gekozen voor cellen met een lagere efficiëntie”, vertelt Sinke. “In het lab hoef je namelijk nauwelijks rekening te houden met de kosten en kun je verbeteringen doorvoeren tot in de perfectie. Dat levert echter een zeer duur en dus niet commercieel product. Het is gewoon een kwestie van het optimaliseren van de prijs-prestatieverhouding.”

Zonne-energie heeft één groot nadeel: de huidige prijs van de systemen en dus van de opgewekte elektriciteit. Eén kWh zonne-energie kost momenteel nog bijna 50 eurocent, meer dan drie keer zoveel als de reguliere stroomprijs. Het vervallen van de subsidie in Nederland voor deze duurzame energiebron, zo’n drie jaar geleden, was in dat opzicht geen goede ontwikkeling.

De hoge kosten komen voor een groot deel voor de rekening van de halfgeleider die voor de cellen wordt gebruikt. Ongeveer negentig procent van de zonne-energiemarkt maakt namelijk gebruik van de halfgeleider silicium, evenals Solland Solar. Niet zonder reden natuurlijk. Silicium is niet giftig, milieuvriendelijk en kan goed in een hoogwaardige kristallijnen vorm worden gebracht. Bovendien is het in grote hoeveelheden beschikbaar omdat de aardkorst voor dertig procent uit silicium­dioxide bestaat. Het bruikbaar maken van silicium maakt het een vrij dure grondstof. De vereiste zuiverheid is vergelijkbaar met die van de siliciumkwaliteit die wordt gebruikt in de chipindustrie.

Volgens Sinke zijn de hoge kosten een combinatie van alle stappen in het productieproces van de cellen. Het siliciumoxide uit de bodem moet achtereenvolgens worden gereduceerd, gezuiverd en neergeslagen tot de zogenoemde feedstock. Dat materiaal moet vervolgens in de geschikte kristallijnen vorm worden gebracht en gezaagd tot plakken. Die plakken vormen de basis voor de fabricage van zonnecellen.

“Zonnecellen hebben veel potentieel voor goedkopere productie, aangezien zestig procent van de kostprijs van de zonnecellen afkomstig is van de siliciumwafer. De huidige celdikte is 240 micron, maar het is technisch mogelijk hier 100 micron van te maken. Dat alleen al scheelt een factor 1,5 in de totale kostprijs van de cellen”, aldus Boxhoorn.

Keuze voor silicium

Volgens Boxhoorn is de keuze voor het ‘dure’ silicium geheel terecht. “Het is gewoon een prachtig product. Binnen twee tot vier jaar haal je de energie die je gestopt hebt in het produceren van de cellen eruit, olie doet daar miljarden jaren over. Bovendien is het rendement geen 15 procent, maar 115 procent als je het zo bekijkt en het licht krijg je gratis. Daarnaast is het enorm stabiel, waardoor bedrijven 25 jaar garantie op cellen kunnen bieden. Bovendien zal de grondstof steeds goedkoper worden. Een verdubbeling van de cumulatieve markt voor siliciumpanelen brengt een prijsdaling van twintig procent met zich mee. De huidige prijsstijging is dan ook slechts tijdelijk; de fabrieken kunnen gewoon kortstondig de vraag niet aan. Als we deze prijsdaling kunnen vasthouden is zonne-energie in tien tot vijftien jaar concurrerend met de consumentenelektriciteitsprijs en dan is het hek van de dam.” De toekomst ligt volgens Boxhoorn daarom zonder enige twijfel bij silicium. “Iedereen die het tegendeel beweert, wens ik veel succes!”

Shell is een van deze bedrijven. De prijsstijgingen van silicium, een verdubbeling in de afgelopen twee jaar, waren voor het bedrijf de voornaamste reden zijn productielijn van 80 MW-piekvermogen van de hand te doen. “Er is een permanent tekort aan silicium en de vraag ernaar zal in de toekomst alleen maar toenemen. Aangezien de IT-business het ook gebruikt en de vraag vanuit deze sector alleen maar groeit, verwachten wij op termijn geen verbetering in de verhouding van vraag en aanbod. Shell heeft daarom besloten zich toe te leggen op de CIS-technologie en onderhandelt over een nieuw partnerschap met Saint-Gobain, een van de grootste producenten van glas en andere bouwmaterialen”, vertelt Shell-woordvoerder André Romeyn.

Voordelen CIS

De CIS-technologie berust op een

materiaal van koper, indium en seleen: CuInSe2. Het zijn dunne filmzonnecellen die op een drager, meestal roestvrij staal of glas, worden aangebracht. “De grondstoffen voor deze technologie bevinden zich in een betere situatie. De prijs van de grondstoffen is weliswaar iets hoger, maar de techniek heeft als voordeel dat de productie eenvoudiger is, waardoor de uiteindelijke kostprijs van de cellen lager komt te liggen”, aldus Romeyn. “De efficiëntie van de cellen ligt momenteel nog iets lager dan die van de conventionele cellen, maar neemt toe. Het record staat op dit moment op 13,5 procent. Omdat de economische verwachting is dat de maakkosten van de CIS-modules bij een stijgende productie zullen dalen, is het een gerechtvaardigde gedachte dat de kosten van CIS per kWh lager zullen uitkomen dan van silicium. Dat wordt bevestigd door de concrete plannen die de verschillende producenten hebben voor de bouw van een CIS-lijn.”

Volgens Boxhoorn is een step out zoals Shell die gemaakt heeft echter niet nodig voor het economisch rendabel maken van de zonnecellen. “Siliciumcellen zijn stabiel en betrouwbaar voor zeer lange tijd en technisch zien we nog veel mogelijkheden, zoals het dunner maken van de wafer en het hoger maken van het rendement. De doorbraak gaat nu komen. Tot het jaar 2000 maakte veel zonne-energiebedrijven verlies, nu maken de bedrijven winst. Dit kunnen ze investeren in onderzoek.”

Volgens de zonnecelproducent zal bij een voortduring van de huidige ontwikkelingssnelheid over tien tot vijftien jaar helemaal geen overheidsbeleid meer nodig zijn om met de consumentenprijzen te kunnen concurreren. Ook Holland Solar schetst een toekomstbeeld met een zonnestroomprijs van 0,06 eurocent per kWh in 2050 en meent dat zonne-energie tegen die tijd 25 procent van de Nederlandse elektriciteitsvraag zal kunnen dekken. Het bedrijf acht specifiek beleid van de overheid echter noodzakelijk. “Maar er wordt tegenwoordig alweer gesproken over marktstimulering”, weet Sinke te melden, “dus ik ben wel optimistisch.” Boxhoorn deelt dit optimisme: “Zonne-energie wordt de absolute nummer één. En niet alleen voor op het dak, maar ook voor consumentenproducten.” |