Ieder belicht oppervlak kan gebruikt worden om zonne-energie te genereren. Op land en water. Op vaste bebouwing en tentzeilen. In kunst en kleding. Op (vracht)auto’s en zelfs het asfalt waar ze op rijden. In Brabant wordt hard gewerkt aan een kansrijk nieuw product: flexibele folies met zonnecellen van perovskiet. Daarmee is véél meer mogelijk dan met de vierkante panelen die we nu op daken en in weilanden leggen. Verschillende koplopers bundelen hun krachten met de Provincie Noord-Brabant en TNO/Solliance in InnovatieCoalitie Solar. Ook BOM draagt bij met onder andere netwerk en expertise.
Tot een jaar of tien geleden liep Nederland voorop met solartechnologie, de techniek om van zonnestralen elektriciteit te maken. In Brabant is ontzettend veel geïnvesteerd om kennis te ontwikkelen. Toen trok China een sprintje en tuigde een succesvolle zonnestroomproductie-industrie op. De leidende positie die Nederland mede dankzij Brabant had, raakte ze kwijt aan China. Met de InnovatieCoalitie Solar mengt Brabant zich weer terug in de strijd. Het ondertekenen van het convenant tussen de provincie Noord-Brabant, Brabantse Ontwikkelings Maatschappij (BOM) en TNO, partner in Solliance, luidde een nieuwe fase in voor de toepassing van zonne-energie.
Martijn van Gruijthuijsen (Gedeputeerde Economie, Talentontwikkeling en Financiën Provincie Noord-Brabant): “In Brabant werken we aan de oplossingen voor de maatschappelijke opgaven van vandaag en morgen. Hier vind je de kennis om een probleem op te lossen en de slimme maakindustrie om die oplossing te realiseren. Met deze nieuwe samenwerking hopen we zonne-energie beter, voordeliger en meer voorradig te maken, en leggen we de basis voor meer productie in Europa.”
Paul Gosselink, Programma Manager New Energy BOM, over InnovatieCoalitie Solar: “Brabant heeft ontzettend veel kennis, we verdienen een plek op het wereldtoneel. Met een veelbelovende techniek - die weleens van groot belang kan worden voor de energietransitie - halen we de solar-maakindustrie terug naar Brabant. En daarmee ook terug naar Europa. De innovatiecoalitie richt zich op de gehele keten. Van de ontwikkeling van kennis, nieuwe materialen en concepten tot de vertaling naar bedrijvigheid, productietechnologie en toepassingen.”
In het laboratorium van Europees kenniscentrum en onderzoeksconsortium TNO/Solliance op de High Tech Campus in Eindhoven komen onderzoeksinstellingen en universiteiten (TNO inclusief voormalig ECN, Technische Universiteit Eindhoven, Holst Centre, Imec en Forschungszentrum Jülich) met de industrie samen voor de ontwikkeling van dunnefilm PhotoVoltaics (PV): laminaten op basis van perovskiet-zonnecellen, die zonlicht effectief omzetten in energie. BOM heeft een belangrijke rol gespeeld bij de totstandkoming van Solliance en de InnovatieCoalitie Solar en is bij beide nog steeds nauw betrokken.
De voordelen van perovskiet voor de productie van zonne-energie
Over de hele wereld liggen daken vol met de welbekende zonnepanelen. Die zijn veelal gemaakt van silicium. Deze technologie is volwassen geworden en heeft grote voordelen ten opzichten van fosiele energie bronnen. Er zijn ook verbeterpunten voor deze technologie. Silicium zonnepanelen zijn niet bepaald flexibel, en ook niet altijd mooi. Ook kost het heel veel energie om ze te maken en zijn ze niet erg circulair. Bovendien gaat de potentie van de zon als duurzame energiebron veel verder dan we nu benutten. Door vormvrijheid en de bouw-, infra- en automotive industrie te verbinden met de PV-industrie creëer je hiertoe nieuwe mogelijkheden zo weten we in Brabant. De zonnecelfolies van perovskiet hebben talloze voordelen:
- De grondstoffen om perovskiet te maken zijn niet schaars, wel goedkoop en op veel plekken in de wereld te vinden.
- Er is maar een heel dun laagje perovskiet (tussen de 0,5 en 1 micrometer) nodig in een zonnecel. Dit betekent nog lagere materiaalkosten.
- De perovskiet-zonnecellen worden verwerkt in een flexibele folie voor bijvoorbeeld op de motorkap, het dak en de ruiten van je elektrische auto. Of op de gevelplaten van gebouwen, op geluidsschermen of in het wegdek. Het vergroot op een aanzienlijke manier het oppervlak waarmee je zonne-energie kunt opwekken.
- Door rollen perovskiet-folie op klantvraag (bijv. van gevel- of dakfabrikant) te produceren en te leveren in de door klant gewenste lengte en breedte, verbind je beide markten beter en vergroot je de wederzijdse winstgevendheid. Dit noemen we Mass Customization van PV of Mass Customized PV.
- Perovskiet kun je aanbrengen met een relatief eenvoudig depositieproces (het aanbrengen van de laagjes op een bepaalde ondergrond, het substraat). Hiervoor zijn relatief minder dure machines en productieprocessen nodig.
- De laagjes perovskiet kun je bij lagere temperaturen deponeren. Ook dit houdt de productiekosten laag. n nog belangrijker: het verlaagt de CO2-uitstoot tijdens de productie.
- Er is relatief weinig energie nodig om een perovskiet-cel te maken. Zo verdient de zonnecel snel de energie terug die nodig was om de cel te maken.
- De toepassing van perovskiet is relatief eenvoudig circulair te maken waarbij het materiaal vrijwel volledig hergebruikt kan worden om weer opnieuw perovskiet zonnecellen te produceren (‘upcycling’).
- Het rendement van gangbare zonnecellen kan met perovskiet-technologie verder verhoogd worden door gebruik te maken van tandem technologie. Voor dezelfde opbrengst heb je dan minder zonnepanelen nodig, en zijn er dus – bijvoorbeeld – minder weilanden nodig als zonnepark.
- Door perovskiet te combineren met bijvoorbeeld siliciumcellen – in een zogeheten tandemtoepassing – ontstaat een zonnecel met een zeer hoog rendement, op termijn tot wel 35%.
Volledige keten in Brabant, om heel Europa te bedienen
Uiteindelijk is het de bedoeling in Brabant een volledige keten voor de productie van flexibele Roll-to-Roll (R2R)-geproduceerde perovskiet-zonnefolie te realiseren, die de Europese markt – prijstechnisch aantrekkelijk – kan bedienen. Ook de geopolitieke situatie speelt een rol. Nederland wil voor de levering van energie en duurzame energieoplossingen onafhankelijk zijn van landen als Rusland en China. De bedoeling is dat de zonnefolie in grote hoeveelheden geproduceerd gaat worden. Hoe meer, hoe lager de prijs.
Peter Toonssen, business developer bij TNO: “Om de technologie betaalbaar te maken, is massaproductie nodig. De investeringen komen nu niet van de grond, omdat er nog geen afzet is. Maar de afzet is er niet, omdat er nog geen producten zijn. Om dit kip-ei probleem te doorbreken, moeten er meer demonstratieprojecten komen.”
En dat is precies waar BOM zich hard voor maakt, aldus Paul. “Onder meer door Brabantse bedrijven aan dit project te koppelen, die de technologie kunnen en willen uit-engineeren tot een haalbaar productieproces, en die starten met produceren van cellen of laminaten, of de verkoop van machines voor die productie. Zo vergroten we gezamenlijk het aantal toepassingsmogelijkheden in PV én realiseren we vanuit Brabant een economische én ecologische impact voor de wereld; het ultieme doel van dit InnovatieCoalitie Solar project.”
Productie verantwoord opschalen
Begin 2024 is er echter pas één pilotproductielijn, op de Brainport Industries Campus in Eindhoven. Deze is nog niet gebaseerd op perovskiet, maar op CIGS (een ander type flexibele zonnecel). Die lijn wordt ook voor onderzoeksdoeleinden gebruikt. In de onderzoekslijn, in feite een programmeerbare verzameling robots rondom een folie transport en lamineer platform, worden processen ontwikkeld voor het maken van flexibele halffabricaten met PV-functionaliteit in alle denkbare formaten, vormen en elektrisch vermogens. Die kunnen op dezelfde lijn ook geproduceerd worden. Fabrikanten van componenten kunnen dergelijke halffabricaten verwerken in hun eigen producten zonder hun productieproces ingrijpend te wijzigen. Bestaande bedrijven kunnen hierdoor nieuwe wegen inslaan en het biedt kansen aan nieuwkomers op de markt.
Paul: “Wij werken met ondernemers aan drie sporen:
- de ontwikkeling van een ‘Nieuw bedrijf’ dat flexibele zonnecellen en perovskiet-laminaat gaat produceren.
- ondernemers zoeken die samen productie-apparatuur aan het nieuwe bedrijf (en anderen) kunnen leveren.
- het ontwikkelen van toepassingen in de gebouwde omgeving en de infrastructuur, inclusief de benodigde tools om te demonstreren dat deze nieuwe PV toepassingen echt werken en kwalitatief goed zijn.”
BOM bouwt clusters en helpt ondernemers (en haalt ze naar Brabant als we ze hier nu missen) die met deze nieuwe techniek aan de slag willen en er business in zien, bij het ontwikkelen, investeren en internationaliseren. Paul: “Ook zorgen we ervoor dat het ‘Nieuw bedrijf’ een businessplan krijgt met één of meer ondernemers, en denken we actief mee met de financiering, waar mogelijk ook verschillende fondsen van BOM een rol spelen. Zo versterken we het complete ecosysteem.”
Peter: “BOM is accelerator en acquisitie-instrument, waarmee we in samenwerking met TNO veel bedrijven bezoeken. Enerzijds zijn dat bedrijven die zitten te wachten op producten van deze lijn. Anderzijds zijn dat partijen die het oogmerk hebben om zulke productielijnen in meerdere fabrieken te realiseren. Er liggen nog legio kansen voor marktpartijen. Op dit terrein zijn in deze regio bovendien al machinebouwers actief, zoals VDL ETG, IBE, Brom Mechatronica en AAE. Daarmee onderscheidt Brabant zich van andere regio’s. Het zou mooi zijn als we op eigen grond – in de provincie Noord-Brabant – een fabriek kunnen realiseren om perovskiet-cellen te produceren en die vervolgens met mass customization in alle mogelijke laminaten onder te brengen.”
SolarNL voor ontwikkeling Nederlandse zonne-energie maakindustrie
De energietransitie moet sneller en efficiënter als Nederland in 2050 de klimaatdoelstellingen wil halen en klimaatneutraal wil zijn. Het nieuwe Nederlandse programma SolarNL dat in februari 2024 van start ging, draagt hieraan bij. SolarNL richt zich op drie innovatieve zonne-technologieën, die elk concurrerend zullen zijn op verschillende markten:
- hoog-rendements silicium ‘heterojunctie’-zonnecellen
- flexibele zonnefolies op basis van het nieuwe materiaal perovskiet
- op maat gemaakte en lichtgewicht zonnepanelen voor integratie in gebouwen en automotive toepassingen en ‘tandem-zonnecellen’ met een zeer hoog rendement.
SolarNL wordt uitgevoerd door een consortium van negen Nederlandse zontechnologie-bedrijven. Gesteund door een subsidie van het Nationaal Groeifonds, InvestNL en particuliere investeerders worden op meerdere locaties in Nederland productiefaciliteiten gebouwd met als doel een productievolume van ruim 7 GWp/jaar aan innovatieve zonnecellen en zonnepanelen te realiseren. Daarnaast voert TNO een ontwikkelings- en innovatieprogramma uit en voeren zeven academische partners, onder leiding van onderzoeksinstituut AMOLF, een funderend onderzoeksprogramma uit voor toekomstige diepte-innovaties. Tot slot ontwikkelen vier hogescholen een Human Capital-programma voor het invullen van de 2.000 nieuwe banen die met SolarNL worden gecreëerd.
Dit droeg BOM bij aan de InnovatieCoalitie Solar-case
Ontwikkelen
- Investor Readiness Program, Market Access Program
- Bedrijven met TNO bij elkaar brengen
- Ontwikkelen van projecten samen met TNO. Als een project rond is, voert TNO inhoudelijk uit. BOM toetst in het projectteam periodiek op tijdig bereiken van resultaten en ieders inzet
Investeren
- Financiering waar nodig; bedrijfsfinanciering (BOM ventures) en/of projectfinanciering (Energiefonds Brabant)
Internationaliseren
- Bedrijven acquireren en waar nodig helpen met markt, vergunning, netwerk, promotie en branding ondersteuning
- International trade: account ondersteuning, promotie
