Spotgoedkoop en 70% beter: kan deze nieuwe technologie zonnepanelen vervangen?

Onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) hebben een micro-concentrator fotovoltaïsche module ontwikkeld die een uitzonderlijk hoog rendement behaalt van 36% onder standaard testomstandigheden. Ter vergelijking: klassieke siliciumzonnepanelen blijven meestal steken rond de 20–22%. Wat deze innovatie extra bijzonder maakt, is dat het systeem uitsluitend gebruikmaakt van goedkope, commercieel verkrijgbare componenten.

Efficiëntie in de praktijk en slimme optica

In praktijksituaties blijft het rendement indrukwekkend hoog, met waarden tussen 31,4% en 33,6%, zelfs bij temperaturen rond de 75 °C. De prestaties werden gedurende een volledig jaar getest in Freiburg, zonder merkbare degradatie. De modules maken gebruik van miniatuur multi-junction zonnecellen van minder dan 1 mm², gecombineerd met een geavanceerde lensarray en bolvormige optiek. Deze technologie bundelt het zonlicht efficiënt op de kleine cellen, waardoor maximale opbrengst wordt gerealiseerd met minimale materiaalinzet.

Betaalbare productie dankzij bestaande technieken

De productiemethode leunt op bestaande technieken uit de printplaat- en micro-elektronica-industrie, waardoor grootschalige productie haalbaar én betaalbaar is. De zonnecellen zijn afkomstig van Azur Space Solar Power en worden normaliter ingezet in de ruimtevaart vanwege hun uitzonderlijke efficiëntie. Dankzij de extreem sterke lichtconcentratie is er tot 1.300 keer minder halfgeleidermateriaal nodig dan bij standaard zonnepanelen — een flinke winst voor zowel de kosten als het milieu. (lees verder onder de afbeelding)

Ideaal voor zonnige regio’s en agri-PV

Micro-CPV is vooral geschikt voor regio’s met veel direct zonlicht, zoals Zuid-Europa, het Midden-Oosten, Noord-Afrika en delen van de VS en Australië. De modules worden gemonteerd op tweevoudig bewegende trackers die de zon volgen voor optimale opbrengst. Fraunhofer ISE richt zich in eerste instantie op grote zonneparken en agri-PV-opstellingen, waarbij landbouw gecombineerd wordt met energieopwekking. Onder leiding van Frank Dimroth wordt momenteel een spin-off opgericht: Clearsun Energy, die de technologie breed op de markt zal brengen.

Nog efficiënter in de toekomst?

Volgens Dimroth wordt al gewerkt aan een opvolgmodel met een nog hoger rendement van 37%. Tegelijkertijd hebben de onderzoekers een model ontwikkeld dat toleranties in productie meet en helpt bij het verbeteren van de betrouwbaarheid op grote schaal. De eerste grotere prototypes van 60 bij 45 centimeter zijn inmiddels succesvol geproduceerd. Hoewel deze technologie geen vervanger is voor traditionele zonnepanelen in landen met veel bewolking, biedt micro-CPV een enorme kans voor regio’s met veel zon. Een technologie om in de gaten te houden.

(Bron: TW - Afbeeldingen: Unsplash)