Nederland Cigs-consortium wacht niet op geld provincie Noord-Brabant

Smit Ovens en OTB denken dat Cigs-zonnecellen de concurrentie aankunnen met dunnefilmmarktleiders amorf silicium en cadmiumtelluride. Met een Pieken in de Delta-subsidie op zak vormen zij het middelpunt van een consortium dat de productietechnologie van deze zonnecellen naar een industrieel niveau gaat tillen.

Paul van Gerven
19 oktober 2010

De bedrijven en kennisinstellingen die het Pieken in de Delta-project Cigself trekken, wilden niet wachten tot onderzoeksprogramma Solliance definitief uit de startblokken gaat. ’De markt beweegt snel en wij willen mee‘, zegt directeur Wiro Zijlmans van Smit Ovens, penvoerder van Cigself. Sinds half september ontwikkelt de machinebouwer uit Son daarom samen met vijf andere bedrijven en drie kennisinstellingen gezamenlijk procestechnologie om goedkopere en betere koperindiumgalliumselenide (Cigs) dunnefilmzonnecellen te produceren.

Solliance, een initiatief van ECN, het Holst Centre, TNO en de TU Eindhoven, beoogt de solar-R&D-krachten af te stemmen en te combineren in Nederland en aanpalende regio‘s in België en Duitsland. Voor de zomer maakte het zich wereldkundig, maar echt afgetrapt wordt er waarschijnlijk pas dit najaar. Veel hangt echter af van de opstelling van de provincie Noord-Brabant, die momenteel bekijkt of zij de voorgestelde krachtenbundeling financieel wil ondersteunen. Vermoedelijk valt daarover in november een beslissing.

Daar wilden Smit Ovens, Dutch Space, ECN, Holland Innovative, OTB Solar (dochter van Roth & Rau), Philips Applied Technologies, Scheuten R&D, TNO en de TU Eindhoven niet op wachten. Met 1,8 miljoen euro financiering uit het Pieken in de Delta-potje voor Zuidoost-Nederland en 2,7 miljoen euro eigen geld hadden ze genoeg om alvast te beginnen. ’Voor een aantal stappen in het productieproces zullen we houtje-touwtjeoplossingen moeten gebruiken, maar daar kunnen we in een later stadium dieper induiken‘, aldus Zijlmans.

Cigself legt zich toe op twee onderzoeksrichtingen: de productie van de fotoactieve laag en de depositie van de transparante elektrode. De actieve laag van Cigs-cellen wordt doorgaans opgebracht door de elementen gelijktijdig uit gasvorm te laten kristalliseren op een substraat. Een dergelijke vacuümtechniek laat zich echter niet makkelijk en kosteneffectief opschalen. Cigself onderzoekt een alternatief, tweestaps proces, waarbij het Cigs-materiaal eerst amorf wordt opgebracht en dan onder zeer gecontroleerde omstandigheden wordt gekristalliseerd. Dit is natuurlijk typisch het werkterrein van Smit Ovens.

Terawattschaal

Meer in het straatje van OTB ligt de depositie van het transparante geleidende oxide (tranparent conductive oxide, TCO) dat als topelektrode dient. Traditioneel gaat dat met een sputterproces, dat volgens Zijlmans echter ’duur is en technisch niet de voorkeur heeft‘. OTB en de Eindhovense plasmagroep van Richard van de Sanden, waarmee OTB veel samenwerkt, willen de kennis die ze hebben opgedaan met plasmadepositie (PECVD) van antireflectieve siliciumnitride coatings gebruiken om TCO‘s aan te brengen op Cigs-zonnecellen.

Met Dutch Space en Scheuten Solar zijn verder twee eindgebruikers vertegenwoordigd. Beide bedrijven hebben ervaring met Cigs, maar zitten graag op de eerste rij als er betere en goedkopere technologie beschikbaar komt – wat uiteraard de doelstelling is van het samenwerkingsverband. Tot op heden hebben dunnefilmzonnecellen nog geen twintig procent van de zonnecelmarkt (zie kader), waarvan het leeuwendeel op het conto komt van amorf silicium en cadmiumtelluride. Met Cigs-cellen worden echter op laboratoriumschaal de hoogste rendementen gerealiseerd – reden voor de deelnemers van Cigself om aan te nemen dat de markt voor Cigs een aanzienlijk groeipotentieel heeft indien zij erin slagen de laboratoriumproeven over te zetten naar industrieel niveau.

Aan Cigs kleeft echter ook een nadeel: aan de beschikbaarheid van indium en gallium op lange termijn wordt getwijfeld. ’Daar hebben we rekening mee gehouden‘, zegt Zijlmans. ’De beschikbaarheid van deze elementen wordt pas een probleem als je op terawattschaal produceert en daar is nog lang geen sprake van. Bovendien is de technologie ook geschikt voor alternatieve concepten, zoals koperzinktinzwavelcellen. Deze hebben een wat lager rendement, maar alle gebruikte elementen zijn ruim voorhanden.‘