Als het aan promovendus Michael Wank van de TU Delft ligt, dan dalen goedkope zonnecellen van amorf silicium binnenkort verder in prijs. Hoewel deze zonnecellen goedkoper te produceren zijn, is de productietechniek veel te traag. Wank heeft een manier gevonden om de productiesnelheid met een factor tien te verhogen, zonder dat dit ten koste gaat van de rendement van de cellen.
Het meest gebruikte zonnecelmateriaal op dit moment is kristallijn silicium. “Een interessant alternatief voor kristallijn silicium is zogenoemd amorf silicium”, laat professor Miro Zeman van de TU Delft weten. Hij is de promotor van Wank. “Dit materiaal heeft weliswaar een lager rendement dan kristallijn silicium, maar deze zonnecellen zijn wel goedkoper te produceren. Door de eigenschappen van het materiaal volstaan veel dunnere laagjes (circa 250 nanometer dik, red.) dan bij kristallijn silicium (200 micrometer dik, red.).”
Productietechniek
De productietechniek is echter zeer traag. Zeman: “De snelheid van het aanbrengen van een laagje bedraagt ongeveer 0,1 nanometer per seconde. Daardoor duurt het aanbrengen van een volledige laag van 250 nanometer, ongeveer veertig minuten.”
De productietechniek kan echter verbeterd worden. Hierdoor valt de kostprijs lager uit. Dankzij de nieuwe productietechniek ETP-CVD (expanderend thermisch plasma chemische damp depositie) kon de productiesnelheid met een factor tien versneld worden, oftewel naar 1 nanometer per seconde. Het rendement van amorf silicium (circa zeven procent) bleef behouden.
Hoge temperatuur
Wank moest wel een obstakel overwinnen. De ETP-CVD depositietechniek is namelijk geschikt om amorf silicium te maken bij een temperatuur van 350 graden Celsius. Deze hoge temperatuur zorgt echter voor schade aan de zonnecel, waardoor het rendement zakt. Wank loste dit probleem op door tijdens de productie geladen deeltjes af te vuren, ook wel ionen genoemd. De ionen voorzien het aangroeiende oppervlak van voldoende energie. Hierdoor kan de productie plaatsvinden bij een veel lagere, en niet schadelijke, temperatuur van ongeveer 200 graden Celsius.
“De resultaten van het onderzoek zijn zeer interessant voor de industrie, die de methode kan gebruiken om snel goedkope zonnecellen te maken”, vertelt Zeman. “Naast de hogere snelheid, kunnen de benodigde machines bij deze techniek bovendien kleiner blijven. Deze techniek belooft al met al een aanzienlijke verlaging van de productiekosten van dit type zonnecellen.”
