Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Zon op NederlandRoadmap 2011 - 2015
Februari 2011 Projectteam Zon op Nederland, onder begeleiding van Berenschot
Roadmap Zon op Nederland
Een roadmap voor het solar ecosysteem van Nederland naar
een wereldwijd (uit)stralende topregio
Projectteam “Zon op Nederland” onder begeleiding van Berenschot
Februari 2011
5
Inhoud
1. Inleiding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1 Waarom een Roadmap? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.2 Doelstelling en resultaat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.3 Doelgroep project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.4 Werkwijze en ketenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2. Samenvatting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1 Roadmap: hoofdlijnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.2 Markttrends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.3 Technologietrends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.4 Ecosysteemtrends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.5 Verdienmodellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.6 Actieterreinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.7 SWOT van het Nederlandse ecosysteem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3. Roadmap: Van kansen naar successen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1 Groeipotentieel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.2 Roadmap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.3 Marktkansen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.4 Ecosystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.5 Marktbenadering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343.6 Ondersteuning: focus en massa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4. Markt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.1 Marktkenmerken wereldwijd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.2 De markt gekwantificeerd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.3 Overzicht van Product-Markt-Combinaties voor PV systemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444.4 Kansrijke PMCs voor de Nederlandse industrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454.5 Eisen aan de PMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474.6 Technologieroutes per PMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474.7 Specifieke kenmerken van PV in de Gebouwde Omgeving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484.8 Specifieke kenmerken van PV in Kassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514.9 Specifieke kenmerken van PV in Automotive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534.10 Specifieke kenmerken van productietechnologie van PV systemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544.11 Ontwikkelingen en groeikansen in productietechnologie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6
5. Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.1 Onderscheidende technologieën . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.2 Conclusies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.3 Materiaaltechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645.4 Celtechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695.5 Productietechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735.6 Productietechnologie: globale ontwikkelingen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 825.7 Systeemtechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845.8 Belangrijkste doorbraken technologieontwikkelingen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6. Concurrentie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
6.1 Overzicht ecosystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 916.2 Afzet van Solar PV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 926.3 PV productie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 936.4 PV-technologie en de verdeling naar ecosystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 946.5 Onderlinge verhoudingen 2010 & 2015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 966.6 Kansen voor Nederland per ecosysteem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 996.7 Conclusies van de analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
7. Focusgebieden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.1 F1: Zonnecelgebouw . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1017.2 F2: Zonnecelkas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1037.3 F3: Dunne film PV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1057.4 F4 & F5: Geavanceerde wafergebaseerde PV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077.5 F6: Roll-to-roll processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1107.6 F7: Printtechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1127.7 F8: Depositietechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1137.8 F9 & F10: Geavanceerde encapsulatie (barrièrelagen en nieuwe materialen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1147.9 F11 & F12: In-line inspectie en kwaliteitsbeheersing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1167.10 F13: Green processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1187.11 F14: Materialenonderzoek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1197.12 F15: Productieapparatuur voor dunne film PV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1217.13 F16: Productieapparatuur voor wafergebaseerde PV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
8. Werkwijze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
9. Betrokkenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
9.1 Partners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1279.2 Externen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
10. Begrippen- en afkortingenlijst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
11. Literatuurlijst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
7
1. Inleiding
1.1 Waarom een Roadmap?
De markt voor duurzame energie groeit wereldwijd al vele jaren met
dubbele cijfers. Op dit moment is die groei nog sterk afhankelijk van
maatregelen voor marktstimulering in een groot aantal landen, maar
naar verwachting zal de markt het binnen tien jaar gaan redden zon-
der zulke stimuleringsprogramma’s. Zonne-energie en vooral zonne-
stroom (fotovoltaïsche omzetting of wel PV; in dit document “solar
PV” genoemd) neemt binnen de duurzame-energietechnologieën een
bijzondere plaats in. Met solar PV wordt licht in één stap omgezet in
elektriciteit. Met zonnestroom kan de mensheid in principe voorzien in
al zijn energiebehoeften, het potentieel is vrijwel onbeperkt, en solar PV
kan overal op aarde worden gebruikt. Solar PV systemen zijn geschikt
voor zeer veel verschillende toepassingen doordat ze modulair kunnen
worden opgebouwd: van kleine autonome systemen voor consumenten-
producten en huizen in afgelegen gebieden, via middelgrote netgekop-
pelde systemen geïntegreerd in gebouwen, taluds en dergelijke, tot grote
netgekoppelde centrales. Kortom, van milliwatts tot gigawatts met één
bouwsteen: de zonnecel, of nauwkeuriger gezegd: het zonnepaneel (ook
module genoemd).
De prijzen van PV-systemen zijn de afgelopen decennia, vooral de afge-
lopen jaren, sterk gedaald. Als gevolg daarvan is zonnestroom nu voor
sommige toepassingen en in sommige landen al concurrerend. De Inter-
national Energy Agency (IEA) verwacht dat PV in de periode tot 2020
in grote delen van de wereld concurrerend zal worden op het niveau
van consumentenprijzen (“grid parity”). Tussen 2020 en 2030 wordt
zonnestroom concurrerend op de markt voor grootgebruikers, en men
verwacht dat op de lange termijn PV zal kunnen concurreren met vrijwel
alle andere opties voor elektriciteitsproductie, zie figuur 1.
8
Figuur 1. Kosten en concurrentiepositie van zonnestroom (bron: IEA PV Roadmap, 2010).
Vrijwel iedereen verwacht dat de wereldmarkt voor solar PV de komende
tientallen jaren sterk zal blijven groeien, waardoor een economische
sector van enorme omvang ontstaat. Om een indruk te geven: de markt
voor solar PV systemen bedroeg in 2010 meer dan 15 gigawatt-piek
(GWp), met een geschatte waarde van ruim 50 miljard Euro. In 2020
zal dit naar verwachting zijn toegenomen tot 50-100 GWp of zelfs meer,
met een waarde van 75-150 miljard Euro, en dat is nog maar het begin.
Het is duidelijk dat deze markt enorme kansen biedt voor landen met
hoogwaardige technologie. Het aantal banen in de mondiale Solar PV
sector bedraagt nu ruwweg drie- tot vierhonderdduizend.
Figuur 2. Wereldmarkt voor solar PV systemen (bron: PV Status Report 2010).
Het Nederlandse bedrijfsleven is zich steeds meer bewust van deze
kansen; een paar sterke spelers opereren al op de wereldmarkt. Om te
kunnen meegroeien in deze zeer competitieve sector is het echter abso-
luut noodzakelijk, krachten te bundelen op het gebied van kennis- en
technologieontwikkeling, en strategische keuzes te maken binnen de
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 20090
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Ann
ual P
hoto
volta
ic In
stal
latio
ns [M
wp]
SpainRest of EuropeUnited StatesRest of the worldGermanyJapan
9
vele product-marktcombinaties (PMC’s) die de solar PV sector kent.
Alleen dan is succesvolle concurrentie met het buitenland mogelijk.
Daarbij moeten de regionale en nationale sterktes optimaal worden
benut om een sterk solar PV “ecosysteem” te bouwen, dat wil zeggen:
een combinatie van sterke punten die ieder voor zich, maar vooral door
hun combinatie, een eigen positie op de wereldmarkt hebben. Het totaal
aantal banen in de Nederlandse Solar PV sector bedraagt op dit moment
ongeveer tweeduizend en kan in de loop van dit decennium verveelvou-
digen. De omzet van het bijbehorende Nederlandse bedrijfsleven wordt
in 2010 geschat op ongeveer één miljard Euro en kan in de komende vijf
jaar groeien naar twee à drie miljard Euro.
Deze Roadmap geeft een overzicht van de Nederlandse, Europese en
mondiale ontwikkelingen op het gebied van solar PV, in termen van
technologie, spelers en internationale concurrentie, producten en
marktsegmenten. Op basis van SWOT-analyses (strengths, weaknesses,
opportunities and threats) hebben wij PMC’s gedefinieerd die voor het
bedrijfsleven goede kansen bieden. Bij goede benutting van deze kansen
zal de solar PV sector bijdragen aan het ontstaan van meer en nieuwe
bedrijvigheid in de hightech-industrie. We schetsen ook hoe deze PMC’s
een belangrijk aandeel kunnen hebben in de transitie naar een duur-
zame energiehuishouding.
1.2 Doelstelling en resultaat
Wereldwijd is er grote aandacht voor duurzame energieopwekking, en
zonne-energie speelt daarin een primaire rol. Zonne-energie zal op
wereldschaal een grote drijvende economische kracht worden waarvan
we in Nederland het bestaande ecosysteem willen versterken en uit-
breiden. Dit ecosysteem willen we met deze roadmap kracht bijzetten:
we inventariseren en analyseren alle facetten van deze sector in hun
onderlinge samenhang en met de conclusies van dit onderzoek richten
wij de sector op kansen op succes. Nederland moet hiermee het ecosys-
teem kunnen versterken en een rol van internationale betekenis kunnen
(gaan) spelen.
Samenwerking is van wezenlijk belang. Nederland heeft een hoogwaardige
technologische uitgangspositie met vele netwerken, zowel regionaal als
mondiaal. Wij kunnen aanhaken bij de huidige groei in de markt en op
deelgebieden het voortouw nemen. Analyse van deze markt op het gebied
van technologieontwikkeling, productontwikkeling, applicatieontwerp,
productiemiddelen en dienstverlening leidt tot conclusies over de gewenste
richting van ontwikkeling op zowel de korte als de middellange termijn.
10
De sterkten van de partijen in Nederland moeten hier bij passen. Het
hoofddoel van het project is het verwerven van inzicht in technologieën,
markten en strategieën, zodat we daarmee direct aan de slag kunnen gaan
bij het creëren en versterken van een Nederlands Solar ecosysteem.
Doelstellingen:
De doelstelling van deze Roadmap is het creëren van een Nederlands Solar ecosysteem waarbij de volledige
supply chain betrokken is en dat zich richt op de juiste kansen in de markt. Om beter zicht te krijgen op
vorm en inhoud van dit ecosysteem houden we ons in dit rapport bezig met de volgende onderwerpen:
• Marktoverzicht: Nederlandse, Europese en mondiale ontwikkelingen
op het gebied van Solar PV producten en diensten;
• Concurrentieoverzicht: relatieve posities en sterkten van andere Solar ecosystemen die de markt bedienen;
• Technologieoverzicht: technologische ontwikkelingen op het gebied van materialen,
processen, cellen, modules & andere componenten en systemen;
• Ecosysteem: opbouwen van een samenhangende infrastructuur op het gebied van kennis-, technologie-
en businessontwikkeling voor het succesvol aangaan van de internationale concurrentie;
• Zichtbaarheid: zorgen dat het Nederlandse ecosysteem en de individuele spelers bekend zijn in de mondiale markt;
• Borging: bedrijfsstrategieën aanpassen en richten op belangrijke focusgebieden
om succes ook op langere termijn mogelijk te maken;
• Roadmap: leidraad voor het benutten van kansen op het gebied van productiemiddelen,
producten & toepassingen en kennis- en technologieontwikkeling.
De in het project te ontwikkelen bedrijfsstrategieën moeten leiden tot
sterke hightech (MKB) bedrijven die proactief meedenken en opereren,
die robuuste proces- en productkwaliteit leveren, die flexibel opereren
in een wereldwijde markt, en die zich onderscheiden op het gebied van
productiviteit, kostprijsreductie en innovatiekracht. De resultaten van de
roadmap zullen input geven voor de te ontwikkelen bedrijfsstrategieën
van de hightech (MKB) partners.
1.3 Doelgroep project
De primair uitvoerende partners in het roadmapproject zijn zowel bedrij-
ven als kennisinstellingen. Hieronder zijn MKB’s, zoals Beltech, Chema-
tronics, CCM, Meco Equipment Engineers, Minase Consulting en Sioux
Technologies. Er zijn de grotere high-tech MKB-bedrijven, zoals OTB
Solar, NTS-Group, TMC, OM&T en Solland Solar. Daarnaast nemen ook
de kennisinstellingen TNO, TU/e, en ECN en de branchevereniging Hol-
land Solar deel aan dit project. Deze partners zijn op diverse posities in
de keten actief, uiteenlopend van onderzoek & ontwikkeling, ontwerp,
engineering en productie tot assemblage en testen.
11
Het is nadrukkelijk de bedoeling om de Solar community uit te breiden
met nieuwe spelers. Tijdens het roadmappingproces hebben daarom
partijen die niet tot de bekende huidige groep behoren meegedaan aan
de workshops; ook bij de vertaling naar vervolgprojecten worden andere
bedrijven en kennisinstellingen, ook uit andere applicatiesectoren,
nadrukkelijk ingeschakeld.
1.4 Werkwijze en ketenanalyse
Kansen voor de spelers in het ecosysteem (o.a. bedrijven en onder-
zoeksinstellingen) kunnen worden gevonden in alle onderdelen van
de waardeketen, zie figuur 3. Een kans is altijd een combinatie van een
product (of dienst) en een markt (PMC). Enkele voorbeelden ter illus-
tratie: het assembleren van procesapparatuur voor zonnecelfabrikanten,
het leveren van nieuwe technologie (door onderzoeksinstellingen) aan
PV-fabrikanten, het produceren van zonnefolies voor fabrikanten van
PV-bouwelementen, het leveren van financiële diensten aan projectont-
wikkelaars en het installeren en onderhouden van PV-systemen voor
particuliere eigenaars.
Figuur 3: Waardeketen van PV met daarin mogelijkheden en kansen voor PMC’s.
Product-marktcombinaties (PMC’s)
Materialen,processen en
productiemiddelen
Methoden entechnieken,
combinaties vanfuncties
Concepten voorfinancieringen
bedrijf
R&D,markt-kansenen-vragen
Nieuwe technologiënFabricage van
cellen & modules enandere componenten
Nieuwe applicatiesSysteembouwen -integratie
Nieuwe businessmodellen
Electriciteitsproductie
Ontman-telingen her-gebruik
Concurrenten
12
Het is belangrijk om een duidelijk onderscheid te maken tussen de vol-
gende in dit document gebruikte termen:
z Technologie: uitvoeringsvorm van zonnecellen, modules
en andere systeemcomponenten (inclusief bijbehorende
benodigde materialen, productiemachines, etc.);
z Applicatie: toepassingsvorm van PV-elementen (kan wel of
niet direct verbonden zijn met de uitvoeringsvorm);
z Businessmodel: methode om de investering in de
applicatie terug te verdienen en winst te maken;
z Product-Markt Combinatie: combinatie van een
product of dienst en afnemers daarvan.
In deze Roadmap ligt de nadruk op kansen in de onderdelen Techno-
logieën en Applicaties. Om succesvol te kunnen opereren op de inter-
nationale markt moeten partijen in het Nederlandse Solar ecosysteem
geavanceerde, concurrerende producten kunnen leveren. Daarvoor zijn
onderzoek en technologieontwikkeling essentieel. Deze zijn onderver-
deeld in thema’s en ontwikkelingsaspecten, zie tabel 1 (met een nadere
uitwerking in onder meer hoofdstukken 3 en 7).
Richtingen
Hoofdgebieden Thema’s Ontwikkelingsaspecten
Applicaties Gebouwde omgeving en infrastructuur: geïntegreerde PV-systemen
• PV bouwelementen & esthetica• Intelligentie en functies op elementniveau
Tuinbouwsector: PV in kassen • Integratie• Combinatie van functies (optimale belichting)
Vervoersector:Solar vehicles • Integratie in ontwerp• Combinatie met E-auto
Product- en productie-technologie
Materialen • Kosten en levensduur• Duurzame alternatieven
Processen • Hoge doorvoersnelheden en opbrengst (incl. roll-to-roll)• In-line inspectie en kwaliteitsbeheersing
Cellen • Hoge rendementen• Architecturen: wafergebaseerd en dunne films
Modules • Levensduur• Architecturen: glasgebaseerd en folie
Integrale duurzaamheid • Reductie van materiaal- en energiegebruik• Design for recycling en hergebruik
Randvoorwaarden
Ecosysteem Nationale samenwerking • Nationaal kennisinstituut: Solliance• Groei- en actieplan industrie (“Topgebied PV”)
Internationale samenwerking • Europa: o.m. Duitsland en België;• Wereld: o.m. China, VS en India
Financiering • Innovatieve modellen, met commerciële partijen• Condities, met overheden
Tabel 1: Roadmap voor de periode 2011 - 2015
13
In deze roadmap worden de wereldwijd concurrerende ecosystemen
in kaart gebracht en gekarakteriseerd. Deze ecosystemen bevatten alle
onderdelen die een PV-keten nodig heeft. Dat betekent dat zowel Ken-
nis, Kunde als Kassa aanwezig zijn. Het Nederlandse ecosysteem heeft op
dit moment vooral een sterke positie in de machinebouw. De bedrijven
verenigd in het High Tech Systems Platform hebben een gezamenlijke
omzet in geproduceerde machines, systemen en modules van circa 30
miljard Euro. De Solar-gerelateerde omzet binnen dit volume groeit, en
bedroeg in 2010 1 miljard Euro, waarvan de helft in machines voor de
productie van PV-cellen en modules. In die zin vertoont de PV-markt
voor Nederland gelijkenis met de halfgeleiderindustrie. Ook daar wordt
een groot deel van de omzet gemaakt door de verkoop van productiema-
chines (ASML, ASMI, ALSI), naast het produceren van de halfgeleiders
zelf (NXP).
Bij de marktanalyse wordt ook bekeken welke PMC’s interessant zijn
voor het Nederlandse ecosysteem: zowel de huidige PMC’s als PMC’s
met kansen voor het Nederlandse ecosysteem, gebaseerd op sterke com-
petenties. In de technologieanalyse wordt voor deze geselecteerde PMC’s
een overzicht gegeven van de aanwezige of nog te ontwikkelen kundes.
In de roadmap worden marktgegevens, technologieanalyses en karak-
teristieken van concurrerende ecosystemen gecombineerd om de route
voor het Nederlandse ecosysteem uit te stippelen. De nadruk ligt daarbij
voor de industrie op de eerste 5 jaar, maar voor de onderzoekinstellingen
is er ook een doorkijk naar 2020 en daarna, zodat de concurrentiepositie
ook op langere termijn gewaarborgd kan worden.
Figuur 4: Ontwikkeling van de Roadmap voor het Nederlandse Solar ecosysteem.
Tijd
Markt-analyse
Technologie-scan
Concurrentie-analyse
Synthese:Roadmap
Aanpak, projectdefinities en strategievorming
15
2. Samenvatting
2.1 Roadmap: hoofdlijnen
Het Nederlandse Solar PV ecosysteem verdubbelde in 2010 de omzet
naar 1 miljard euro, waarvan de helft behaald door de sterke machine-
bouwers, en met belangrijke bijdragen van cel- en moduleleveranciers,
en contractresearch van instellingen zoals ECN. Vaak zijn de successen
behaald op individuele basis, waarbij steeds meer handel wordt gedre-
ven met opkomende productiegrootmachten als China (in de toekomst
naar verwachting ook India en Brazilië). Om dit succes voort te zetten
en verder uit te bouwen moeten Nederlandse bedrijven, zo is inmid-
dels duidelijk geworden, samen optrekken. Door samenwerking kan
het Nederlandse ecosysteem business genereren in bijvoorbeeld appli-
catieontwikkeling (als gebouwgebonden installaties), en vooral ook in
productiesystemen en nieuwe cel- en module-ontwerpen. Het kunnen
sluiten van de gehele kennisketen in de thuismarkt is een groot voordeel:
ontwikkelingen verlopen daardoor sneller en beter dan in concurrerende
landen. Dat betekent dat iedere ketenstap goed in de thuismarkt gewaar-
borgd moet worden, zodat iedere individuele speler in de markt kan
profiteren van de nabijheid van deze omringende kennis en kunde.
Op drie hoofdgebieden moeten acties worden ingezet om voor Neder-
land kansrijke PMC’s te ontwikkelen, zie tabel 2.
Tabel 2: Nederlandse en wereldwijde trends en acties voor het Nederlandse ecosysteem.
Op hoofdlijnen zal het Nederlandse ecosysteem meegaan in de wereld-
wijd bekende trends in marktontwikkelingen in technologie, en concur-
rentieverhoudingen met andere ecosystemen. Het Nederlandse ecosys-
teem zal zich kunnen ontwikkelen op een aantal sterke onderdelen als
de technologische kennisbasis, het nationale machinebouwcluster en de
NL & Global roadmap Wereldwijde trend Actie voor NL-ecosysteem
Applicaties • Grid parity wordt binnen 3 jaar bereikt voor consumenten
• Marktgroei is >40% per jaar• Toenemende variëteit in toepassingen
• PV-bouwelementen ontwikkelen en relatie leggen met intelligente net
• Combinaties met kassen en automotive• Autonome toepassingen
Technologie • Wafer silicium: mono- en multikristallijn• Dunne-film technologieën: Si, CdTe, CIGS• Opkomende technologieën: CPV, OPV
• Nieuwe productiemiddelen en -processen• Nieuwe celtechnologieën & materialen• Integratie van modules en systemen
Ecosystemen • Duitsland en Japan bezig met strategische heroriëntatie
• China (en Taiwan) sterk en groeiend• USA en Korea komen eraan
• Samenwerken met Duitsland en USA• Verbinden met China (India, Brazilië)• Kennis en kunde verbinden:
NL proeffabricageketen
16
hightechsector, en profiteren van goed opgebouwde clusters in sectoren
als tuinbouw en automotive.
2.2 Markttrends
De eindmarkt van PV-solar (systemen) laat wereldwijd een groei zien
van meer dan 40% per jaar. Als een logisch gevolg daarvan groeit ook
de productiecapaciteit voor cellen, modules en andere componenten en
voor materialen en productieapparatuur. China en andere groeilanden
in massaproductie kopen daarbij vaak productieapparatuur in Europa,
vooral ook van de Nederlandse machinebouwers als OTB Solar, Smit
Ovens en Tempress.
Om kansrijke en concurrerende producten te ontwikkelen is gebruik
van de sterke eigenschappen van de Nederlandse industrie essentieel.
Gebouwgebonden installaties voor opwekking van PV-elektriciteit in
modulaire bouwelementen op gevels, daken, ramen, glasoverkappingen
e.d. vragen om nauwe samenwerking met de gehele bouwsector. Dat
geldt ook voor PV in de hallen- en stallenbouw.
De wereldwijd bekende en sterke Nederlandse tuinbouw biedt moge-
lijkheden om PV te combineren met selectieve belichting van gewassen
waardoor er een hoger groeirendement ontstaat. Dit sluit aan bij de
“groene kas”, die minder of helemaal geen fossiele energie gebruikt of
zelfs energie produceert. Automotive is als toeleversector in Nederland
goed vertegenwoordigd en PV-solar daken voor auto’s leveren goede
kansen, die bovendien verbreed kunnen worden naar de jachtenbouw.
De op voer- en vaartuig opgewekte elektriciteit heeft een hogere waarde
dan de elektriciteit in een huishouden, waardoor zulke systemen ook
een hogere kostprijs mogen hebben. Van oudsher is ook de maritieme
sector sterk in Nederland, wat goede aanknopingspunten levert. PV-solar
applicaties zullen zich verder uitbreiden naar andere sectoren waarbij de
variatie in toepassingen zal toenemen. PV zal geleidelijk voor iedereen
een vertrouwde en graag gebruikte techniek worden.
2.3 Technologietrends
Om PV-producten te kunnen ontwikkelen en produceren is een aantal
basiselementen nodig. Uiteraard spelen de cellen en modules (of half-
fabricaten zoals laminaten) en de fabricage daarvan een essentiële rol,
maar er is meer nodig om tot complete toepassingen te komen. De
tendens bij de cellen en modules is –misschien niet verrassend- naar
hogere rendementen, lagere kosten per eenheid geproduceerd vermogen,
17
integratie in het eindproduct, grotere variëteit aan technologieën, (nog)
langere levensduur, hogere betrouwbaarheid en integrale duurzaamheid
(volledig “groene” technologie).
De sterke groei van de kristallijn-silicium technologie is belangrijk voor
de Nederlandse PV-sector, omdat bijna alle onderdelen van de betref-
fende waardeketen in het Nederlandse PV-cluster vertegenwoordigd zijn.
Nederlandse bedrijven zijn bovendien in internationaal verband sterk
innovatief. De waarde van individuele onderdelen wordt zeker bij die
innovaties sterk bepaald door onderlinge samenhang in het geheel van
de keten. Met andere woorden: vernieuwingen hebben meestal tech-
nologische en organisatorische consequenties voor meerdere delen of
zelfs voor het geheel. Alle onderdelen van de keten, inclusief productie
van materialen, het ontwikkelen en produceren van cellen en modules,
hebben er daarom belang bij dat in het Nederlandse ecosysteem de hele
keten is vertegenwoordigd.
Het Nederlandse cluster zal zich in het verlengde hiervan gaan richten
op de volgende hoofdthema’s:
zz Platformszvoorz(proces)technologieontwikkeling:z
geavanceerde processen voor de fabricage van cellen,
modules en andere PV-toepassingsvormen en materialen.
Behalve productiviteit en prestaties spelen ook integrale
duurzaamheid en veiligheid een belangrijke rol.
zz Platformszvoorzapparatuurontwikkeling:zvoor zowel wafer-gebaseerde
cel- en moduletechnologie als voor dunne-film technologieën.
Ook hier niet alleen aandacht voor productiviteit en prestaties,
maar ook voor standaardisatie, duurzaamheid en veiligheid.
zz ToepassingzvanzPV-systemen, met toeleveranciers, installateurs
en dienstverleners. Op dit moment nog vooral op basis van
kristallijn-silicium technologie, op termijn ook op basis van
flexibele en niet-flexibele dunne-film technologieën. Daarbij gaat
het onder meer om bouwelementen en andere uitvoeringsvormen
voor integratie, inclusief werkwijzen en certificeringen.
2.4 Ecosysteemtrends
De perspectieven van de PV-markt, zowel vanuit het oogpunt van econo-
mie als van duurzaamheid, zijn zó groot dat er wereldwijd inmiddels een
tiental grote ecosystemen is ontstaan. Meer ecosystemen zullen zich in
18
de loop van de tijd ontwikkelen, en het is duidelijk dat ieder ecosysteem
een eigen karakteristieke samenstelling van competenties heeft. Duits-
land beschikt over een compleet ecosysteem met zowel Kennis-, Kunde-
als Kassa-eigenschappen en met voldoende massa om in potentie lange
tijd vooraanstaande producten en diensten te kunnen blijven leveren.
Niettemin moet ook Duitsland zich constant reorganiseren en vernieu-
wen om het hoofd te bieden aan de felle concurrentie uit vooral Azië en
de VS. De Duitse integrale aanpak is echter een aansprekend voorbeeld.
Duurzame energie en vooral Solar wordt wereldwijd een grote econo-
mische sector, met uitstekende kansen voor Nederland om veel busi-
ness te genereren. Nederland behoort op onderdelen bij de mondiale
kopgroep. Om de kansen te grijpen in deze snel innoverende en zeer
competitieve sector zijn samenwerking en versnelling noodzakelijk. Het
opbouwen van een goed functionerend en op specifieke onderwerpen
gericht Solar ecosysteem is daarvoor essentieel. Dit betekent zowel dat er
gezocht moet worden naar kansen in de markt, als ook naar te ontwik-
kelen technologieën waarmee de concurrentiepositie van Nederland
kan worden verbeterd. Op R&D-gebied is Nederland een internationale
speler van formaat. Dit is een belangrijke randvoorwaarde om de Neder-
landse industrie van toptechnologie te kunnen voorzien. Maar ook op
dit gebied is de internationale concurrentie groot. Doel is de industrie
laagdrempelig, snel, flexibel en efficiënt te kunnen bedienen. De kennis
moet voor bedrijven eenvoudig toegankelijk zijn via van een kennisloket
zonder wachtrij en met hulpvaardig en deskundig personeel achter de
balie. Belangrijke aspecten zijn daarbij:
z Effectief innoveren met meerdere partijen samen,
optimaal benutten van expertises
z Flexibiliteit, samenwerking over disciplines
en functies heen, en open innovatie
z Concentratie rond hot spots zoals Eindhoven en het
uitbreiden van het Solliance-samenwerkingsverband
z De vorming van een “Solar ASML/NXP” mogelijk
maken (op basis van de vele aanwezige kiemen)
Het Nederlandse ecosysteem moet zelf verder worden ontwikkeld om
een compleet palet van kennis en kunde te creëren, zodat een breed scala
aan nieuwe producten en processen snel kan worden ontwikkeld. Ander-
zijds moet Nederland samenwerken met al bestaande en goed uitgeruste
ecosystemen, vooral Duitsland en België (denk aan kennisontwikkeling
bij Imec). Het selecteren van ecosystemen waarmee wordt samengewerkt
of juist niet, is belangrijk. Landen als Korea en Japan zijn vooralsnog
19
niet aantrekkelijk om mee samen te werken vanwege hun zelfstandig
ingerichte en relatief gesloten ecosystemen. China (en Taiwan) staan
echter meer open, bijvoorbeeld voor samenwerking bij kennisontwikke-
ling, inkoop van productieapparatuur en systeemapplicaties. Wij ver-
wachten dat India, Brazilië en misschien ook Rusland en Zuid-Afrika op
termijn (en op onderdelen) het voorbeeld van China zullen volgen.
2.5 Verdienmodellen
De belangrijkste producten en diensten waarmee het Nederlandse eco-
systeem omzet en winst maakt zijn:
zz Intellectualzproperty (het resultaat van kennis-
en technologieontwikkeling)
z Materialen voor PV-productie
z (Productie van) PV-cellen en modules
z Overige PV-componenten (bijv. elektronica
en constructie-elementen)
z PV-productieapparatuur
z (Engineering en installatie van) PV-systemen
z Projectontwikkeling en financiële dienstverlening
2.6 Actieterreinen
Om de slag te maken van de huidige situatie naar een ecosysteem van
wereldformaat moeten op drie hoofdterreinen acties worden genomen:
z Applicaties
z Technologieën
z Organisatie (ontwikkeling van het ecosysteem zelf)
Om daaraan praktische invulling te kunnen geven zijn deze terreinen
onderverdeeld in thema’s en focusgebieden. De uitvoering is een zaak
van de sector als geheel: Solliance en andere R&D-spelers, industrie en
overheid, waarbij elke partij zijn specifieke rol te spelen heeft. Over-
koepelende programmering en het definiëren van concrete projecten
rondom focusgebieden zijn de concrete uitvoeringsvormen.
2.7 SWOT van het Nederlandse ecosysteem
De SWOT van het Nederlandse PV-cluster analyseert sterktes en zwak-
tes, kansen en bedreigingen. Sterktes en zwaktes zijn interne factoren
waarop wij zelf invloed hebben. Kansen en bedreigingen zijn externe
ontwikkelingen waaraan het Nederlandse PV cluster onderhevig is.
20
Figuur 4: SWOT analyse van het Nederlandse PV-ecosysteem.
Sterktes:
z Het Nederlandse ecosysteem beschikt over een goede kennispositie.
De kennisinstellingen, zoals universiteiten, ECN, FOM en TNO
(incl. Holst) hebben internationaal erkende researchprogramma’s.
Bedrijven werken intensief met de kennisinstellingen samen.
z Nederland heeft een sterk machinebouwcluster
met een groot exportvolume.
z Personeel is goed opgeleid.
z Nederlandse PV bedrijven, vooral bedrijven die productieapparatuur
ontwikkelen en produceren, zijn de laatste jaren sterk
gegroeid. De export bedraagt gemiddeld 95% en er wordt
samengewerkt met de grote toonaangevende Solar bedrijven.
z Door de intensieve samenwerking tussen kennisinstellingen en
bedrijfsleven weten veel patenten de weg naar de markt te vinden.
De Nederlandse PV sector beschikt over een complete keten.
Het gaat daarbij om kennisontwikkeling, kennistoepassing en
commercialisering, of populair gezegd: kennis, kunde, kassa!
Zwaktes:
z De schaalgrootte van de sector is beperkt. Dit
maakt de individuele bedrijven kwetsbaar.
z Toegang tot kapitaal is in Nederland beperkt.
Door de heftige concurrentie zijn investeerders
terughoudend om te investeren in PV bedrijven.
SterkTechnologische kennisMachinebouwcluster
Goed opgeleid personeelHandelsgeest
Kennis en kunde applicaties
ZwakTot nu toe weinig PV-systemen
geïnstalleerdMoeilijke toegang tot financiering
Beperkte massa van de PV-sector
KansProductiemachines
Componenten en concepten voor de gebouwde omgeving
Synergie kassen en automotiveKennisexploitatie,
samenwerking met andereecosystemen
BedreigingSnelheid van andere
ecosystemen wereldwijdNederlandse ecosysteem
incompleet Geen nationale agendaGeen marktstimulering
21
Kansen
z Productiemachines. De Nederlandse machinebouwers hebben
een wereldwijde reputatie op het gebied van productietechnologie.
De markt voor productie-equipment groeit de laatste jaren
met dubbele cijfers. De prognoses zijn ook zeer goed.
z De gebouwde omgeving biedt kansen voor BIPV. Dit is ook een
marktsegment met hogere entreedrempels voor buitenlandse
aanbieders, veroorzaakt door specifieke bouwvoorschriften per land.
z Nederland heeft een sterke positie in de tuinbouw. In
de combinatie van PV en kassen ligt een mogelijkheid
om een wereldwijd unieke positie op te bouwen.
z Naarmate de ontwikkelingen op het gebied van elektrisch vervoer
sneller gaan, nemen de kansen voor PV in mobiele toepassingen toe.
z Kennisexploitatie. Het genereren van inkomsten
door licentiering van kennis is een kans.
z Door samenwerking met andere ecosystemen
kunnen krachten gebundeld worden.
Bedreigingen:
z Andere internationale ecosystemen ontwikkelen zich snel en kunnen
rekenen op actieve marktondersteuning en een actief industriebeleid.
z Incompleet NL-ecosysteem. Nederland dreigt een aantal belangrijke
spelers te verliezen. Nuon Helianthos en Solland worden door hun
aandeelhouders niet meer actief gesteund. Nieuwe initiatieven
hebben moeite om financiering te vinden. Het Nederlandse PV
cluster dreigt hierdoor waardevolle schakels in de keten te verliezen.
z Nederland kent (nog) geen actief innovatiebeleid
voor het stimuleren van de industrie.
z Het ontbreken van een FIT (Feed in Tariff) of ander
effectief systeem voor marktstimulering werkt ten
nadele van de Nederlandse installatiesector.
23
3. Roadmap: Van kansen naar successen
3.1 Groeipotentieel
De markt voor PV groeit al decennia bijzonder sterk met groeipercenta-
ges tussen de 25% en meer dan 50% per jaar. Omdat de PV-markt voor-
lopig nog geen principiële verzadigingspunten heeft is er bovendien een
zeer gezond toekomstgroeiperspectief voor alle betrokken marktpartijen.
Het betekent ook dat er naast het verkopen van bestaande producten
veel ruimte is voor nieuwe initiatieven. Om een indruk te geven: in 2010
bedroeg de wereldwijde omzet in PV al circa 100 miljard Euro (nieuwe
installaties, uitbreiding productiecapaciteit, etc.), en volgens sommige
scenario’s zal de PV-industrie uitgroeien tot een van de belangrijkste
technologiesectoren van de toekomst.
De Nederlandse economie kan hiervan ook volop profiteren. We moeten
echter overschakelen van het beeld “de boot niet missen” naar “onze
kansen verzilveren”. Kansen zijn er namelijk legio en op zeer verschil-
lende gebieden: van fabricage en productieapparatuur, via systeeminte-
gratie in gebouwen en infrastructuur, tot knowhow en dienstverlening.
Met deze roadmap willen wij richting geven om de kansen op succes te
vergroten. Het Nederlandse PV-cluster moet zich internationaal sterk op
de kaart zetten, en zich over een breder gebied ontwikkelen tot voorhoe-
despeler. De bekende succesfactoren voor innovatie zijn ook van toepas-
sing op het Nederlandse PV-cluster:
z Uitbouwen wat sterk is; parels laten groeien
z Strategische keuzes maken voor nieuwe sterktes;
kiemen leggen voor de toekomst
z Economische kansen grijpen door samenwerking en synergie
In het proces van het “Zon op Nederland”-project zijn focusgebieden
gekozen. Deze zijn gerangschikt naar:
z Markten (beter gezegd PMC’s)
z Daarvoor vereiste technologische ontwikkelingen
z Relatie met andere ecosystemen in de wereld.
3.2 Roadmap
De roadmap concentreert zich op potentiële marktapplicaties en nieuwe
technologische ontwikkelingen. Analyse van de verwachte wereldwijde
marktvraag en van de sterkten van het Nederlandse PV-cluster leidt tot
24
zicht op de meest kansrijke PMC’s. De Nederlandse PV-sector kent een
lange geschiedenis, waarin een aantal “parels” zijn gevormd. De road-
map geeft aan hoe deze verder kunnen groeien en hoe Nederland de
concurrerende ecosystemen voor kan blijven. Daarnaast identificeert de
roadmap potentiële nieuwe parels, op basis van sterktes in de kennisin-
frastructuur en/of voor Nederland van groot belang zijnde applicatie-
gebieden (zoals bijvoorbeeld duurzame glastuinbouw). Tabel 3 benoemt
de bijbehorende focusgebieden (Fx) voor onderzoek en ontwikkeling.
De focusgebieden zijn geselecteerd en gedefinieerd door experts, op basis
van inhoudelijke discussies en ranking. Ze zijn in meer detail beschreven
in Hoofdstuk 7. Het werk op de focusgebieden kan alleen efficiënt en
effectief plaatsvinden als het Solar ecosysteem goed is ingericht; zie het
onderste blok in de tabel.
Richtingen
Hoofdgebieden Thema’s Bijbehorende Focusgebieden voor onderzoek en ontwikkeling (zie lijst hierna)
Applicaties Gebouwde omgeving en infrastructuur: geïntegreerde PV-systemen
F1 + F3 + F4 + F5
Tuinbouwsector: PV in kassen F2 + F3 + F4 + F5
Vervoersector:Solar vehicles F3 + F4 + F5
Product- en productie-technologie
Materialen F14
Processen F6 + F7 + F8 + F11 + F12 + F13 + F15 + F16
Cellen F3+ F4 + F5 + F6 + F7 + F8
Modules F6 + F9 + F10
Integrale duurzaamheid F13 + F14
Randvoorwaarden
Ecosysteem Nationale samenwerking • Nationaal kennisinstituut: Solliance• Groei- en actieplan industrie (“Topgebied PV”)
Internationale samenwerking • Europa: o.m. Duitsland en België;• Wereld: o.m. China, VS en India
Financiering • Innovatieve modellen, met commerciële partijen• Condities, met overheden
Toepassingen van PV
z F1 Zonnecelgebouw
z F2 Zonnecelkas
PV-technologieën
z F3 Dunne-film PV
z F4 + F5 Geavanceerde wafergebaseerde PV
(nieuwe architecturen en dunne wafers)
25
Technologieën voor PV
z F6 Roll-to-roll processing
z F7 Printtechnologie
z F8 Depositietechnologie
z F9 + F10 Geavanceerde encapsulatie
(barrièrelagen en nieuwe materialen)
z F11 + F12 In-line inspectie en kwaliteitsbeheersing
z F13 Green processing
z F14 Materialen
Productiemiddelen
z F15 Productieapparatuur voor dunne-film PV
z F16 Productieapparatuur voor wafergebaseerde PV
3.3 Marktkansen
3.3.1 Geïntegreerde PV-systemen
In de vele steden en dichtbevolkte gebieden van de wereld zijn geïn-
tegreerde PV-systemen de toepassingsvorm bij uitstek. De meest voor
de hand liggende vorm is gebouwintegratie, maar ook integratie in en
om infrastructurele objecten zoals wegen, spoorlijnen, dijken, etc. is
in potentie zeer veelbelovend. Het gaat in alle gevallen om meervoudig
ruimtegebruik. Zonnepanelen worden nu meestal nog als toevoeging op
bestaande daken geplaatst (Building Adapted PV, BAPV). BIPV (Building
Integrated PV) gaat een stap verder, door de PV-functie te integreren in
het dak of in andere gebouwelementen zoals gevels, ramen of deuren,
inclusief de koppeling met het lokale elektriciteitssysteem en het open-
bare elektriciteitsnetwerk. De potentieel beschikbare oppervlakken in
de gebouwde omgeving zijn enorm. Denk hierbij niet alleen aan (platte
en hellende) daken en gevels, maar ook aan carports, zonneschermen,
etc.. PV-panelen kunnen op de grond worden geplaatst als elektriciteits-
centrales. Ook bij deze vrijstaande systemen zijn er nog veel mogelijkhe-
den voor kostenbesparing, Dit onderwerp krijgt pas nu volop de aan-
dacht omdat door de sterk dalende prijs van panelen de systeemkosten
(Balance-of-System; BOS) een steeds belangrijkere rol gaan spelen. Een
andere toepassing voor gebouwgebonden installaties is de “doe-het-zelf”
variant waarbij kant en klare PV-systemen eenvoudig kunnen worden
gemonteerd aan woningen en gebouwen.
Figuur 5: Voorbeelden uit de gebouwde omgeving met Building Adapted en Building Integrated PV.
26
3.3.2 Kassen
Nederland is sterk in de agrarische sector en heeft een reputatie op het
gebied van kassenbouw. De glastuinbouwsector is nu begonnen met een
ontwikkeling gericht op de benutting van PV op de “normale” glazen
kas. Op de wat langere termijn moet opwekking van elektriciteit met
PV worden gecombineerd met geavanceerde gewasbelichtingssystemen.
Zulke systemen leveren een optimale match tussen het lichtspectrum
enerzijds en de behoefte van het specifieke gewas anderzijds. In de
toekomst kunnen wellicht ook (bijvoorbeeld organische) zonnepanelen
worden ontwikkeld die licht doorlaten dat door gewassen kan worden
gebruikt, terwijl de rest van het licht wordt omgezet in elektriciteit. Door
toepassing van PV kan Nederland zo de omvangrijke en economisch
belangrijke kassensector verder versterken en verduurzamen.
3.3.3 Solar vehicles
Elektrische voertuigen vormen een premiemarkt voor de opwekking van
elektriciteit. De huidige kostprijs van elektriciteit opgewekt in een auto is
een factor 10 hoger dan de prijs van elektriciteit uit het stopcontact. De
kostprijs van een PV-solar-dak voor een auto mag dan ook naar verhou-
ding hoog zijn; op dit moment is deze ongeveer 1000 Euro per vierkante
meter. Het integreren van PV in autodaken levert weliswaar slechts
weinig energie op, maar daar staat mogelijk comfort en kostenbesparing
tegenover, zoals een blower die voorkomt dat een in de zon geparkeerde
auto te heet wordt van binnen.
Een zonnedak met zeer efficiënte cellen kan zelfs worden gebruikt voor
het leveren van elektriciteit voor aandrijving, zoals Fiat heeft laten zien
voor een zuinige stadsauto in een zonnig klimaat. Ook in de jachten- en
botenbouw, waar vaak grotere oppervlakken beschikbaar zijn, kan PV
heel goed worden geïntegreerd. In beide sectoren beschikt Nederland al
over een sterke industrie. Kruisbestuiving tussen deze sectoren en de PV-
industrie biedt dan ook veel potentie.
3.3.4 Technologieontwikkelingen
Technologische ontwikkelingen kunnen betrekking hebben op:
z De cel, die het eigenlijke werk doet
z De materialen waaruit deze gemaakt is
z De gebruikte productieprocessen
z Opschaling van deze productieprocessen
z De module, waarin de cel wordt geïntegreerd en die op zijn
beurt wordt geïntegreerd in een gebouw of structuur
z De duurzaamheid van de module ‘van wieg tot
graf’ (of nog beter: ‘van wieg tot wieg’).
Figuur 6: Voorbeeld van een auto met PV
Figuur 7: Voorbeeld van flexibele zonnecel.
27
We bespreken in deze paragraaf technologische ontwikkelingen op al
deze terreinen. Vaak is ‘integratie’ daarbij een leidend thema: integratie
van cellen in de module, integratie van modules in een gebouw of struc-
tuur, integratie van de opgewekte elektriciteit in het net.
3.3.4.1.zModules
Vooral bij modules speelt integratie een belangrijk rol in het ontwikkel-
traject. Bij de module komen alle elementen samen: celtypen, gebruikte
materialen, maakprocessen. Deze elementen, in hun onderlinge samen-
hang, moeten passen bij de eisen vanuit de applicaties (zoals kassen,
automotive daken en gebouwgebonden installaties). De veelheid van
factoren en hun onderlinge samenhang maakt het ontwikkeltraject voor
de module vaak complex.
Op moduleniveau zijn interconnectie van cellen en encapsulatie tot
halffabricaat (bijvoorbeeld bouwelement) of eindproduct belangrijk.
Applicaties als gebouwgebonden systemen, stand alone consumenten-
systemen, automotive systemen en satelliettoepassingen stellen daarbij
elk hun eigen eisen. Het (verder) integreren van onderdelen en functies
in een module kan de maakkosten verlagen, en levensduur en betrouw-
baarheid verhogen.
Figuur 8: Moduleontwikkeling in perspectief: technologische aspecten en randvoorwaarden vanuit de applicatie(s).
3.3.4.2.zCellen
De meeste openbare roadmaps zijn gericht op het ontwikkeltraject van
celtechnologieën. Het belangrijkste onderscheid in technologieën is dat
tussen wafergebaseerde technologieën en dunne films.
ModuleProcessen
Materialen
Celtypen PMC: BIPV
PMC: Kassen
PMC:Automotive
28
Figuur 9: PV-moduletechnologieën met indicatieve waarden voor rendement (opbrengst per m2) en prijs per eenheid van vermogen en eenheid van oppervlak. Bron: IEA PV Roadmap, 2010.NOTE: All values refer to 2008
De IEA PV Technology Roadmap onderscheidt:
Commerciëleztechnologieën
Kristallijnzsiliciumz(c-Si) modules zijn momenteel goed voor ruim 80%
van de totale wereldwijde markt; c-Si modules zijn i) monokristallijn
(single crystalline: sc-Si) of ii) multikristallijn (multicrystalline: mc-Si).
Dunnezfilmszhebben op dit moment op de wereldmarkt een aandeel van
iets minder dan 20%. Dunne films zijn onderverdeeld in 3 families: i)
amorf silicium (a-Si) en microkristallijn silicium (µc-Si), ii) cadmium-
telluride (CdTe), iii) CIGS waarbij C staat voor koper, I voor indium, G
voor gallium (optioneel) en S voor zwavel en/of seleen.
Opkomendeztechnologieënzenznieuwezconcepten
Opkomendeztechnologieënz(emergingztechnologies). In deze categorie vallen
onder meer nieuwe (niet-vacuüm, lage-kosten) varianten van bestaande
dunne-filmtechnologieën en organische cellen. De technologieën bevin-
den zich in het stadium van proefproductie of kleinschalige commerciële
productie.
Nieuwezconcepten waarbij ultra-hoog-efficiënte cellen (en later: modules)
worden ontwikkeld met geavanceerde materialen en productieprocessen.
Deze celtechnologieën bevinden zich in het laboratoriumstadium.
29
Concentratortechnologieën
ConcentratorzPVz(CPV).Hierbij bundelt het lichtoogstende oppervlak
met een optisch systeem het licht op een veel kleinere (tot wel duizend
keer zo kleine) cel. CPV is ook een opkomende technologie; verder zul-
len sommige nieuwe concepten hun weg vinden in CPV in plaats van
vlakke-plaatmodules.
Figuur 10 geeft een globaal beeld van de verwachte rendements-
ontwikkeling van commerciële modules voor de verschillende
technologiefamilies.
Figuur 10: Mogelijke, respectievelijk verwachte ontwikkeling van modulerendementen per technologiefamilie. Bron: IEA PV Roadmap, 2010.
Bij gelijke levensduur zijn rendementen en kosten per watt-piek de
belangrijkste parameters voor onderlinge vergelijking van PV-modules.
Wanneer ook de kosten voor het bouwen van een compleet systeem
worden meegeteld wordt het mogelijk om opwekkosten te berekenen en
een vergelijking te maken met conventioneel opgewekte elektriciteit. Het
veelgehanteerde begrip grid parity is in die vergelijking het punt waarbij
de opwekkosten van zonnestroom gelijk zijn aan de consumentenprijzen
(of welk ander prijsniveau als referentie wordt gekozen) van elektriciteit
uit het net. Vanaf dat punt kan een PV-installatie zichzelf terugverdie-
nen over de gehanteerde economische levensduur (afschrijvingsperi-
ode), mits de vergoeding voor aan het net teruggeleverde stroom gelijk
is aan de prijs van ingekochte stroom (netto bemetering of saldering
genoemd).
30
3.3.4.3.zProcessen
Een sterke sector in Nederland is de hightechsector die zich bezig houdt
met ontwikkeling van hoogwaardige productieapparatuur voor halfge-
leiderindustrie, procesindustrie en aanverwante sectoren. Het ontwik-
kelen van nieuwe processen en productiemiddelen voor het produceren
van PV-cellen en -modules is daardoor een sterke troef in Nederlandse
handen.
De combinatie van ervaren hightechbedrijven gericht op machinebouw
en hoogwaardige ondersteunende kennisinstellingen levert een groot
voordeel op bij de ontwikkeling van nieuwe machines. Indien de kennis-
en kundeketen in de thuismarkt compleet is zal dat nog extra gezamen-
lijk voordeel opleveren zoals kortere time–to-market, kostprijsverlaging
van het eindproduct, en optimalisatie van maakprocessen.
Nederland zal kunnen profiteren van de uitstekende kennisbasis bij
printing, depositie en roll-to-roll handling, en bovendien kunnen inzet-
ten op de ontwikkeling van apparatuur voor kwaliteitsanalyses en in-line
inspectie.
3.3.4.4.zMaterialen
Materialen vormen de fysieke en functionele basis van iedere tech-
nologie. Voor het maken van goedkopere en efficiëntere PV-cellen en
-modules is daarom hoogwaardig materiaalonderzoek noodzakelijk. Op
basis van materiaalonderzoek kunnen bestaande technologieën worden
verbeterd en geheel nieuwe worden ontwikkeld. De mate van duurzaam-
heid van PV-techologieën wordt ook sterk door materialen bepaald.
Bij PV spelen zowel actieve als passieve materialen een belangrijke rol.
Actieve materialen (vooral voor lichtabsorptie en stroomgeleiding) zijn
doorslaggevend voor het rendement, passieve materialen (vooral voor
encapsulatie, inclusief barrièrelagen) bepalen in hoge mate levensduur
en betrouwbaarheid. Beide materiaalsoorten samen vertegenwoordigen
een aanzienlijk deel (vaak zelfs het grootste deel) van de fabricagekosten.
Als we PV-technologieën indelen naar hun lichtabsorberend materiaal,
zijn hun huidige marktaandelen zoals aangegeven in figuur 12.
3.3.4.5.zOpschalingzvanzPV-technologie
Productietechnologieën gebruikt in semicon, optische media, glas, en
coating van materialen, zijn goed bruikbaar gebleken bij opschaling van
de PV-technologie. De sterke positie van Nederland op deze terreinen
biedt dan ook grote kansen om bij opschaling van PV net zo’n sterk aan-
deel te verwerven. Nieuwe domeinen als solid state lighting dragen nog
eens extra bij aan versterking van dit ecosysteem.
mc-Si47%
sc-Si34%
CdTe9%
Other1%
Ribbon1%
CIGS2%
a-Si/uc-Si6%
2009
Figuur 12: Marktaandeel per PV-technologie (situatie 2009). Bron: Photon International.
Figuur 11: Productiemachine van OTB Solar Eindhoven voor kristallijn silicium cellen.
31
De belangrijkste technologische domeinen waarvan de PV-industrie kan
leren bij opschaling zijn samengevat in tabel 4.
Tabel 4: Overzicht technologiedomeinen gerelateerd aan opschaling.
Meestal wordt de verwachting betreffende de capaciteit van de PV-
industrie in een bepaald jaar gegeven in GWp. Om vergelijkingen met
andere industriële sectoren te kunnen maken, moeten we deze grootheid
omzetten in km2. Afhankelijk van het rendement van de panelen is 5 à
10 km2 nodig voor het opwekken van 1 GWp. Als we de zo berekende
productiecapaciteit van de PV-industrie vergelijken met die van verwante
technologische domeinen, dan wordt duidelijk dat PV voor schaalvergro-
tingstechnologie tot 2000 moest kijken naar de halfgeleiderindustrie, en
tussen 2000 en 2010 naar technologieën voor productie van LCD-scher-
men en optische data-opslag, Pas nu ontstaat er een schaalgrootte die
het interessant maakt om speciale glasproductielijnen in te gaan richten
voor PV, en over tien jaar is een schaal vereist die nu alleen nog maar
gevonden wordt in domeinen zoals het op rol printen van producten of
gecoate verpakkingsfolies (roll-to-roll technologie) .
3.3.4.6.zDuurzaamheid
Integrale duurzaamheid is cruciaal voor een PV-sector die snel naar de
terawattschaal groeit (1 terawatt = 1000 gigawatt ≈ 10.000 km2 aan
PV-systemen). De duurzaamheid van PV wordt bepaald door een aan-
tal elementen: energiegebruik bij productie en installatie, gebruik van
schaarse en/of giftige en gevaarlijke materialen bij productie en in het
eindproduct, mogelijkheden voor recycling, etc. Vroeger was verbetering
van het duurzaamheidprofiel van PV vooral goed voor de communicatie,
maar in de toekomst zal dit economische noodzaak worden. Vermin-
dering van materiaal- en energieverbruik en het recyclebaar maken van
de producten leveren niet alleen direct kostenvoordeel op maar zijn ook
nodig om te voldoen aan steeds scherpere maatschappelijke eisen.
Technologisch domein Productie-capaciteit 2010 in km2/jaar
Vergelijkbaar jaar bij op-schaling PV-technologie
(Verwachte) productiecapaciteit PV in dat jaar in km2/jaar
(Verwachte) productiecapaciteit PV in dat jaar in GWp/jaar
Halfgeleider Si-technologie
5 2000 ≈2 0,3
LCD schermenOptische data-opslag
300-500400
2010 100-150 >15
Architectural glass 2.000 2020 <1.000 100
Roll-to-roll coating (verpakkingsindustrie)
>10.000 2050 >1.000 >300
32
Dit biedt kansen voor de hightechsector in Nederland, die dit principe
op andere gebieden al grotendeels en met succes heeft toegepast, soms
als pionier. Deze kennis en kunde kunnen opnieuw worden toegepast,
gecombineerd met bijvoorbeeld nieuwe materialen, energiearme proces-
sen en design-for-recycling.
3.4 Ecosystemen
3.4.1 Nationaal ecosysteem
Kort geleden hebben vier Nederlandse kennisinstituten hun krachten
gebundeld waarbij een organisatie van wereldniveau is ontstaan op het
gebied van kennisontwikkeling voor PV-technologieën: Solliance. In
Solliance werken ECN, TNO, Holst en TU/e op unieke wijze samen,
waardoor de benodigde focus en massa worden bereikt. Solliance zal zijn
uitstekende startpositie verder moeten uitbouwen en versterken en het
Nederlandse bedrijfsleven kan bij de ontwikkeling van nieuwe producten
en diensten daarvan profiteren. Het geheel vormt een prima fundament
voor de verdere opbouw van het Nederlandse ecosysteem, leidend tot
kortere ontwikkeltijden en snellere terugkoppeling vanuit gebruikers. Dit
zijn essentiële factoren voor succesvolle innovatie. Via de vorming van
een zogenaamde pilot chain, waarbij de kennisketen wordt gekoppeld
aan onderzoeksfaciliteiten in de vorm van één of meer flexibele pilotfa-
bricagelijnen en een testcentrum, kan het ecosysteem snel, op maat en
effectief functioneren. Directe betrokkenheid van de industrie bij de pro-
grammering is daarbij noodzakelijk.
3.4.2 Samenwerken met ecosystemen en verkopen aan
ecosystemen
Wereldwijd is de afgelopen 5 tot 10 jaar een tiental belangrijke ecosyste-
men ontstaan, al dan niet geflankeerd en gestimuleerd door een markt-
ontwikkelingsprogramma (bijvoorbeeld in de vorm van een Feed-in-
Tariff (FiT)). Duitsland heeft het grootste en meest complete ecosysteem
en een geïnstalleerd PV-vermogen dat al in 2% van de Duitse elektrici-
teitsbehoefte voorziet. Op basis van piekvermogen is het aandeel PV zelfs
al tientallen procenten. Duitsland bezit zowel een thuismarkt voor het
toepassen van panelen als de leveranciers van cellen, modules, kennis en
productieapparatuur.
Analyse van de kennis-kunde-kassa indicaties voor de ecosystemen in
2010 en 2015 geeft aan dat een aantal landen zich sterk zal gaan ont-
wikkelen. Nederland hoort daar ook bij, als we de roadmap de komende
jaren goed gaan uitvoeren.
EU 4608
Japan484
USA450
Rest wereldAustraliëCanadaZuid KoreaIndiaChina
346670
16830
150
Figuur 13: Fabrikanten van zonnecellen wereldwijd (Bron: Mecon)
33
Sterke ecosystemen zijn:
z USA
z Taiwan
z Nederland
z Korea
z Japan
z Duitsland
z China
Tabel 5: Kwalificatie van ecosystemen op basis van kennis-kunde-kassa voor 2010 en 2015.
Ter versterking van de eigen internationale positie is het voor Nederland
goed om op onderdelen samen te werken met andere ecosystemen, zoals
die in Duitsland en België. Deze roadmap geeft aan met welke ecosys-
temen Nederland het best kan samenwerken, aan welke ecosystemen
het producten en diensten kan verkopen (bijvoorbeeld China) en waar
maatwerk en/of terughoudendheid nodig is, bijvoorbeeld omdat de eco-
systemen van oudsher grotendeels gesloten zijn, zoals in Korea en Japan.
Dit onderscheid in aanpak levert uiteindelijk de meeste winst op.
Italië
Midden Oosten
USA
Taiwan
Zwitserland
Spanje
Singapore
Nederland
Korea
Japan
India
Duistland
Frankrijk
China
België
Gewicht totaal
Kennis Kunde Kassa2010 2015
Kennis Kunde Kassa
79 81 75 94 93 92
Eco-systeem
Laag Middel Hoog
34
3.4.3 Financiering
De investeringsbeslissing ten aanzien van PV-systemen wordt meestal
bepaald door de mogelijkheden om de investering voldoende snel terug
te verdienen dan wel winst op de investering te maken. Omdat bij
een PV-systeem het leeuwendeel van de totale life cycle kosten wordt
gemaakt bij aanschaf (dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld een gasge-
stookte centrale, waar de brandstofkosten over de levensduur van het
systeem een dominante factor zijn), is de mogelijkheid om de initiële
investering eenvoudig en tegen lage kosten te financieren een belangrijke
succesfactor. Voor particuliere huiseigenaren kan meefinanciering van
het systeem in de hypotheek bijvoorbeeld een optie zijn, maar er zijn vele
modellen en constructies voor verschillende gebruikersgroepen, systeem-
groottes, etc. Ook lease en participatie zijn mogelijkheden. Het belang
van financieringsmogelijkheden geldt los van de vraag of het PV-systeem
zichzelf kan terugverdienen of niet. Omdat de inkomsten van een PV-
systeem worden gegenereerd door verkoop van opgewekte stroom (of
vermeden inkoop) is het verder natuurlijk van doorslaggevend belang
dat het verkooptarief voor opgewekte stroom minimaal kostendekkend,
en liefst winstgevend is. Dat laatste wordt in veel landen bereikt door
een gegarandeerde terugleververgoeding.
3.5 Marktbenadering
Bij de markt- en klantbenadering voor te verkopen producten spelen
nabijheid van de klant en mogelijkheden voor de concurrentie om
zich in de buurt te vestigen een rol, afhankelijk van het soort product.
Voor producten en diensten aan het eind van de waardeketen (zoals
systeemapplicaties) is nabijheid van de klant in zijn algemeenheid van
groter belang dan voor producten en diensten aan het begin van de
waardeketen (bijvoorbeeld productieapparatuur en –materialen). Om
die reden is de aanwezigheid van een thuismarkt van belang wanneer het
Nederlandse ecosysteem (componenten voor) gebouwgebonden instal-
laties gaat leveren. Het succes van de ontwikkeling van zulke producten
is onder meer gekoppeld aan de nabijheid van de bouwsector. Ieder
land heeft een eigen bouwsector met eigen regelgeving, en opdrachten
worden vooral lokaal verstrekt. Voor de bouw van productiemiddelen
en machines is de lokale aanwezigheid veel minder vereist. In dit geval
is de vergelijking met ASML en andere halfgeleidermachinefabrikanten
de juiste. Bij zo’n bedrijf vindt ontwikkeling van kennis en kunde plaats
in de thuissituatie met alle benodigde leveranciers en partners in de
nabijheid, de verkoop gaat via een uitgebreid distributienetwerk dat zich
wereldwijd vertakt.
35
3.5.1 Thuismarkt
Voor een aantal PMC’s is het van belang dat de thuismarkt wordt
ontwikkeld om ze in een later stadium internationaal te kunnen ver-
markten. Om dit met succes te kunnen doen moeten alle benodigde
onderdelen van de waardeketen samenhangend aanwezig zijn. Producten
kunnen eerst in het eigen ecosysteem tot een betrouwbaar en markt-
conform niveau ontwikkeld worden, waarna exporteren mogelijk wordt
via het uitgebreide distributienetwerk. De thuismarkt is momenteel zeer
klein, wat een bedreiging vormt voor een voldoende snelle ontwikkeling
van een aantal PMC’s. Concreet: ontwikkeling en in de praktijk testen
van geavanceerde gebouwgeïntegreerde PV-systemen kan alleen goed van
de grond komen als de thuismarkt (voor die toepassingen) enig volume
heeft. Anders zullen Duitse, Franse en andere bedrijven hun kans grijpen
en de Nederlandse wegdrukken. Overigens is het goed mogelijk om in
deze sector aan “achterwaartse integratie” te doen, waarbij geavanceerde
nieuwe cellen of modulehalffabricaten zoals zonnefolies van eigen
bodem worden verwerkt in PV-bouwelementen specifiek voor de Neder-
landse markt.
3.5.2 Internationale markt
De internationale markt voor PV-producten en diensten biedt vele
mogelijkheden voor het Nederlandse bedrijfsleven. Het is een gelukkige
omstandigheid dat de Nederlandse High Tech Systems industrie zo sterk
is (wereldwijde omzet 30 miljard Euro per jaar). Het is een volwassen
industrie die nauw verbonden is met de PV-sector. Deze hoogwaardige
technologische industrie beschikt zowel over veel kennis van systeem-
ontwikkeling (apparatuur en machines), als van productontwikkeling
(modules, cellen, materialen), als van maakprocessen om machines te
produceren (mechanische bewerkingen, meettechnieken).
De markt voor PV-producten en -diensten ontwikkelt zich in vele landen,
waarbij sommige landen beschikken over een relatief sterk en volledig
ecosysteem en andere slechts delen hebben, zoals een thuismarkt voor
systemen, maar weinig kennis en industrie - of juist het omgekeerde.
3.6 Ondersteuning: focus en massa
Om de ontwikkelingen op PV-gebied optimaal te ondersteunen is een
fundament van kennis en kunde noodzakelijk. De aanwezige partijen
en competenties op de High Tech Campus in Eindhoven en het recent
gevormde samenwerkingsverband Solliance onderstrepen dat energie en
in het bijzonder PV een van de businesspijlers voor het bedrijfsleven en
de kennisinstellingen gaat worden.
36
Figuur 14: Fundament van kennis en kunde op HTC
Human Focussed Innovation
Your Energy
Solar Generation
Solar Storage
- Cells - Modules - Systems
- Materials - Applications
Your Health
Personal health& wellbeing
Microsystems Medicine
- Wellness - Personal care - Preventive
- Micro-biosensors - Molecular diagnostics - Bio-informatics
Your Experience
Smart Environmens
Personal Entertainment
- - Home Networks - On the move
Personal
Based on existing Technology DomainsMicrosystemsLife-Tech (Bio-Tech)Medicine Technology
Embedded SystemsNetworked SystemsHigh Tech Systems
PhotonicsNew Energy Techn.Ease of use/Design
37
4. Markt
4.1 Marktkenmerken wereldwijd
De markt voor PV systemen is zich vanaf 1991 gaan ontwikkelen door
de introductie van het Feed In Tariff (FIT). Het eerste FIT was nog maar
zeer beperkt, maar toonde wel aan dat het middel geschikt was om de
markt (eerst nog langzaam)te ontwikkelen. De laatste jaren is de markt
flink gegroeid, met een gemiddelde wereldwijde jaarlijkse groei van de
afzet van 45%. Naar schatting bedroeg de afzet van PV capaciteit in
2009 wereldwijd 6,1 GW. Tot nu toe had Europa het grootste aandeel
in de PV-industrie (ruim 75% van het totaal), met Duitsland en Italië
voorop. In 2009 was Japan het belangrijkste groeiland buiten Europa. De
komende jaren zal China de grootste groeier zijn.
Figuur 15: Wereldwijde groei van jaarlijks bijgeplaatste PV-systemen, opgedeeld naar regio’s (bron: EPIA, 2010)
EPIA heeft een aantal scenario’s opgesteld voor de wereldmarkt in de
komende 5 jaar. Het scenario met gematigde groei gaat uit van ‘business
as usual’, zonder nieuwe speciale economische stimulansen. Het scena-
rio met hoge groei is ‘policy driven’ en gaat uit van een marktsituatie
waarin beleidsmakers barrières en knelpunten hebben opgelost en waar
veel landen een gezonde stimuleringsregeling in het leven hebben geroe-
pen (zie figuur 16).
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 20090
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Ann
ual P
hoto
volta
ic In
stal
latio
ns [M
wp]
SpainRest of EuropeUnited StatesRest of the worldGermanyJapan
38
Figuur 16: Twee scenario’s voor de groei van de jaarlijkse mondiale markt voor PV-systemen in de komende 5 jaar (bron EPIA, 2010).
Als we het gemiddelde van de twee groeiverwachtingen aanhouden kan
de productiecapaciteit met 10 GWp per jaar groeien, wat een omzet
aan productieapparatuur oplevert in de orde van 10 miljard Euro per
jaar. Met de plaatsing van 10 GWp aan turn-key systemen is (als eerder
opgemerkt) een omzet gemoeid van ongeveer 30 miljard Euro (prijs-
niveau 2010). Omdat de prijzen van systemen snel dalen zal eenzelfde
volume in 2015 nog 25 miljard Euro vertegenwoordigen en in 2020 nog
20 miljard Euro.
Uit de figuur rond de cumulatieve ontwikkeling van de markt blijkt dat
eind 2009 de totale opwekking van elektriciteit van netgekoppelde sys-
temen overeenkwam met ruim 14 GW. Over een periode van 5 jaar zou
dit verder groeien naar een vermogen van meer dan 55 GW.
De circa 6,1 GW PV in 2009 toegevoegde capaciteit bestaat uit instal-
laties welke op het eind van 2009 geïnstalleerd waren en aangesloten
op het elektriciteitsnet. Het betreft dus on-grid systemen. Hierbij dient
opgemerkt te worden dat de nauwkeurigheid van onderzoeken naar PV
capaciteit per uitgevoerd onderzoek en onderzoeker nogal kan verschil-
len. Het blijkt tot op heden nog moeilijk om nauwkeurige marktgegevens
te verzamelen. De gegevens van het EPIA onderzoek zijn samengesteld
aan de hand van opgaven van leveranciers wereldwijd.
EPIA ModerateEPIA Policy driven
Historical DataLast Year
35.000
30.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
2.392 5.7376.049
12.715 15.405 19.090 24.595 29.9758.180 8.350 9.315 11.535 13.380
MW
39
200.000
180.000
160.000
140.000
120.000
100.000
80.000
60.000
40.000
20.000
0
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
e20
11e
2012
e20
13e
2014
e20
15e
2016
e20
17e
2018
e20
19e
2020
e
Inst
alle
d ca
paci
ty (M
wp)
EPIA market forecasts 2010 - 2014 (June 2010)
Baseline Scenario will be reached unless collapseof policy support and market development
Paradigm Shift Scenario would require substantialacceleration in next years
Historical DataEPIA Policy-DrivenEPIA ModerateSET for 2020 BaselineSET for 2020 Accelerated GrowthSET for 2020 Paradigm Shift
Figuur 17: Ontwikkeling van de cumulatieve mondiale PV-markt tot 2020 (bron: EPIA, 2010)
Uit de nevenstaande grafieken blijkt ook nog eens duidelijk de onbalans
in de verhouding tussen de belangrijkste PV regio’s in de wereld (boven-
ste grafiek), en de onbalans tussen de belangrijkste Europese landen
(onderste grafiek).
In tabel 6 zijn de tien grootste markten van 2009 nader gespecificeerd in
aantal geïnstalleerde megawatts (MW) vermogen in 2008 en 2009, een
inschatting van het cumulatief operationeel vermogen over 5 jaar tijd
(2014) en het aantal watts (W) vermogen per inwoner in het betref-
fende land. Tevens is aangegeven welke stimulering beschikbaar is in het
betreffende land.
EU 4608
Japan484
USA450
Rest wereldAustraliëCanadaZuid KoreaIndiaChina
346670
16830
150
Duitsland3000
Italië582
Frankrijk 1
85
Tsjechië420
Bel
gië
233
Griekenland36
PortugalSpanjeRest EU
326060
Figuur 18: Verdeling van het geïnstalleerd PV-vermogen per PV-regio wereldwijd en Europees in 2009 ( Bron EPIA 2010).
Land Geïnstalleerd
2008 (MWp)
Geïnstalleerd
2009 (MWp)
Cumulatief
2014 (MWp)
Wp per inwoner
2014
Beschikbare stimulering
1 Duitsland 1.500 3.000 28.500 350 Feed-in-Tariff
2 Italië 250 582 7.300 125 Feed-in-Tariff
3 Japan 230 484 10.000 80 Feed-in-Tariff
4 USA 342 450 14.000 50 Feed-in-Tariff
5 Tsjechië 51 420 2.350 240 Feed-in-Tariff
6 Korea 168 274 2.750 55 Feed-in-Tariff
7 België 48 233 1.375 130 Groencertificaten
8 Frankrijk 46 185 4.350 70 Feed-in-Tariff, tax credits
9 China nihil 150 4.750 4 -
10 Spanje 2.050 70 7.000 150 Feed-in-Tariff
Tabel 6: Wereldwijde Top 10 van grootste PV markten in 2009
40
Een Feed in Tariff (FIT) of andere vorm van stimulering is essentieel
gebleken voor succesvolle ontwikkeling van markten. De Spaanse markt
is in de afgelopen jaren bijna tot stilstand gekomen, na de bijna overver-
hitting in eerdere jaren. In 2009 is slechts circa 70 MW geplaatst wegens
een tijdelijke beperking van het beschikbare Feed-in-Tariff. De markt in
USA biedt een zeer grote potentie, gezien de te verwachten groei over de
komende 5 jaar en het op dat moment nog steeds relatief laag aantal
Watt per inwoner, vergeleken met o.a. Duitsland. Opvallend is dat de
Nederlandse markt ontbreekt in het lijstje van Top 10 landen. De capaci-
teit van nieuw geïnstalleerde PV systemen in 2009 bedroeg circa 6 MW,
waarmee Nederland tot op heden één van de kleinere markten vormt.
In 2014 zal naar verwachting jaarlijks circa 20 GW aan nieuwe capaci-
teit worden geïnstalleerd en gekoppeld worden op het elektriciteitsnet.
Op dat moment zal de verhouding tussen Europa en de rest van de
wereld gelijk zijn getrokken. Duitsland zal ook dan nog steeds één van
de grootste, of mogelijk de grootste, markt in de wereld blijven. China
zal een belangrijke plaats als afzetmarkt hebben verworven. Delen van
Afrika en Zuid-Amerika zullen duidelijk achterlopen in de ontwikkeling
als afzetmarkt onder meer door gebrek aan financiële middelen en een
deugdelijk elektriciteitsnet. In Afrika kan dan weer wel de markt voor
off-grid systemen tot ontwikkeling komen.
De markt voor PV zal echter nog veel groter kunnen worden naarmate
de kosten van PV systemen verder dalen, de kosten van elektriciteit uit
conventionele bronnen gaan toenemen, internationale elektriciteitsver-
bindingen en smart grids worden aangelegd waardoor barrières voor de
toepassing van PV verdwijnen. Uit het ‘SET for 2020’ onderzoek blijkt
dat de Europese PV-markt in dat scenario kan uitgroeien tot een cumu-
latief geïnstalleerd vermogen van bijna 400 GW in 2020, waarmee 12%
van de Europese elektriciteitsvraag kan worden gedekt.
4.2 De markt gekwantificeerd
Op dit moment is de verhouding silicium/dunne film panelen 80/20.
Deze verhouding zal naar verwachting licht gaan verschuiven naar
75/25 tegen 2015. Bij een prijsdoorbraak van dunne film kan deze ver-
schuiving sneller gaan plaats vinden.
Figuur 19 geeft een indruk van geplande en aangekondigde uitbreidin-
gen van productiecapaciteit voor wafer-silicium en dunne films. In de
praktijk zal realisatie van deze plannen natuurlijk afhankelijk zijn van de
ontwikkeling van de wereldmarkt.
41
20152009 2010 20120
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Prod
uctio
n C
apac
ity [M
W/Y
ear] Chrystalline Wafer Silicon
Thin Films
2006
Figuur 19. Bestaande en geplande productiecapaciteit voor wafer-silicium en dunne-film cellen en modules (bron: PV Status Report 2010).
De markt voor solar PV omvat zowel de (directe) omzet uit productie
van cellen, modules en overige componenten, als de installatie van turn-
key systemen en de (daarvan afgeleide) omzet in de vorm van onder
meer productieapparatuur. De afschrijving van productieapparatuur is
uiteraard een component in de kostenopbouw van turn-key systemen.
De omzet van productieapparatuur komt zowel voort uit uitbreiding van
productiecapaciteit, als uit vervanging van bestaande productiecapaciteit.
Figuren 20 en 21 geven een voorstelling van de waardeketen van wafer-
silicium en dunne film PV systemen.
42
Siliciumfeedstock-producte
Kristallisatieen wafering Celfabricage
Module-assemblage/fabricagePV-(bouw)element
Systeembouw(Fysiekeapplicatie)
Elektriciteits-productie(Business-model)
Ontmantelingen recycling
Celfabricage en module- of folieassemblage/fabricage PV-(bouw)element glas of flexibel/technologie XYZ
Systeembouw(Fysiekeapplicatie)
Elektriciteits-productie(Business-model)
Ontmantelingen recycling
Apparatuur,verbruiks-goederen
Apparatuur,grondstoffen,
energie
Proces- enmeet-
apparatuur,materialen
Proces- enmeet-
apparatuur,verbruiks-goederen
Project-ontwikkeling,engineering,constructie-materialen,elektronica,bekabeling,installatie-arbeid, etc.
Financiering,onderhoud &
beheer,verzekering
Financiering,onderhoud &
beheer,verzekering
Project-ontwikkeling,engineering,constructie-materialen,elektronica,bekabeling,installatie-arbeid, etc.
Proces- enmeet-
apparatuur,verbruiks-goederen,materialen
Waardeketen dunne-film PV
Waardeketen wafer-silicium PV
Figuur 20. Vereenvoudigde voorstelling van de waardeketens van PV systemen.
Siliciumfeedstock-producte
Kristallisatieen wafering Celfabricage
Module-assemblage/fabricagePV-(bouw)element
Systeembouw(Fysiekeapplicatie)
Elektriciteits-productie(Business-model)
Ontmantelingen recycling
Celfabricage en module- of folieassemblage/fabricage PV-(bouw)element glas of flexibel/technologie XYZ
Systeembouw(Fysiekeapplicatie)
Elektriciteits-productie(Business-model)
Ontmantelingen recycling
Apparatuur,verbruiks-goederen
Apparatuur,grondstoffen,
energie
Proces- enmeet-
apparatuur,materialen
Proces- enmeet-
apparatuur,verbruiks-goederen
Project-ontwikkeling,engineering,constructie-materialen,elektronica,bekabeling,installatie-arbeid, etc.
Financiering,onderhoud &
beheer,verzekering
Financiering,onderhoud &
beheer,verzekering
Project-ontwikkeling,engineering,constructie-materialen,elektronica,bekabeling,installatie-arbeid, etc.
Proces- enmeet-
apparatuur,verbruiks-goederen,materialen
Waardeketen dunne-film PV
Waardeketen wafer-silicium PV
Siliciumfeedstock-producte
Kristallisatieen wafering Celfabricage
Module-assemblage/fabricagePV-(bouw)element
Systeembouw(Fysiekeapplicatie)
Elektriciteits-productie(Business-model)
Ontmantelingen recycling
Celfabricage en module- of folieassemblage/fabricage PV-(bouw)element glas of flexibel/technologie XYZ
Systeembouw(Fysiekeapplicatie)
Elektriciteits-productie(Business-model)
Ontmantelingen recycling
Apparatuur,verbruiks-goederen
Apparatuur,grondstoffen,
energie
Proces- enmeet-
apparatuur,materialen
Proces- enmeet-
apparatuur,verbruiks-goederen
Project-ontwikkeling,engineering,constructie-materialen,elektronica,bekabeling,installatie-arbeid, etc.
Financiering,onderhoud &
beheer,verzekering
Financiering,onderhoud &
beheer,verzekering
Project-ontwikkeling,engineering,constructie-materialen,elektronica,bekabeling,installatie-arbeid, etc.
Proces- enmeet-
apparatuur,verbruiks-goederen,materialen
Waardeketen dunne-film PV
Waardeketen wafer-silicium PV
Siliciumfeedstock-producte
Kristallisatieen wafering Celfabricage
Module-assemblage/fabricagePV-(bouw)element
Systeembouw(Fysiekeapplicatie)
Elektriciteits-productie(Business-model)
Ontmantelingen recycling
Celfabricage folieassemblage flexibel Z
en module- of /fabricage PV-(bouw)element glas of /technologie XY
Systeembouw(Fysiekeapplicatie)
Elektriciteits-productie(Business-model)
Ontmantelingen recycling
Apparatuur,verbruiks-goederen
Apparatuur,grondstoffen,
energie
Proces- enmeet-
apparatuur,materialen
Proces- enmeet-
apparatuur,verbruiks-goederen
Project-ontwikkeling,engineering,constructie-materialen,elektronica,bekabeling,installatie-arbeid, etc.
Financiering,onderhoud &
beheer,verzekering
Financiering,onderhoud &
beheer,verzekering
Project-ontwikkeling,engineering,constructie-materialen,elektronica,bekabeling,installatie-arbeid, etc.
Proces- enmeet-
apparatuur,verbruiks-goederen,materialen
Waardeketen dunne-film PV
Waardeketen wafer-silicium PV
Figuur 21. Voorbeelden van de waardeketens voor verschillende toepassingen met PV systemen.
Links: Materialen en apparatuur voor de fabricage van solar PV bouwele-
menten op basis van elders gefabriceerde wafer-silicium cellen.
Midden: Materialen en apparatuur voor de roll-to-roll fabricage van
solar PV folies (als uitgangsproduct voor bijvoorbeeld dakelementen).
Rechts: Financiële producten en diensten voor toepassing van solar PV
(bijvoorbeeld lease).
43
De kostenopbouw van een PV systeem kan sterk variëren per land, sys-
teemtype en -omvang, fabrikant, etc. Turn-key systeemprijzen liggen in
2010 tussen 2,5 en 5 euro per watt-piek systeemvermogen (indicatieve
range). De kostenverdeling bij dunne film modules is iets anders dan
die bij wafergebaseerd-silicium door verschillen in modulerendement
(met invloed op de kosten van installatiematerialen en –arbeid) en
moduleprijs.
Figuur 22. Indicatieve kostenverdeling van turn-key solar PV systemen: wafer-silicium modules.
Figuur 23. Indicatieve kostenverdeling van turn-key solar PV systemen: dunne-film modules.
In Nederland is de kostenverdeling bij PV systemen of projecten onge-
veer als volgt (afhankelijk van de omvang: 1 tot 15 kWp of 15 tot 100
kWp):
Module60%
Installatie-arbeid15%
Overigeinstallatie-materialen
15%
Omvormer10%
Silicium20%
Celfabricage15%
Module-assemblage
25%
Module55%
Installatie-arbeid17%
Overigeinstallatie-materialen
18%
Omvormer10%
Afschrijving17%
Materialen28%
Overige10%
44
1 – 15 kWp 15 – 100 kWp
Omvormer 13 % 9 %
Paneel/module 60 % 68 %
Materialen (kabels, frames) 7 % 6 %
Installatiekosten 18 % 16 %
Overige (transport e.d.) 2 % 1 %
PV Systeem totaal 100% 100%
Tabel 7: Indicatieve kostenverdeling van PV-projecten/producten in Nederland
Bij PV systemen boven de 100 kWp zullen geleidelijk de kosten van
materialen (in het bijzonder frames en bekabeling) en transportkosten
gaan toenemen tot circa 12 % en 5% van de totale omzet. Het aandeel
van modules en installatiekosten (arbeid) daalt dan echter naar resp.
63% en 11%.
4.3 Overzicht van Product-Markt-Combinaties voor PV
systemen
Op het moment worden PV-systemen vooral toegepast op en aan huizen
en gebouwen, en als grootschalige zonnecentrales in het open veld. In de
toekomst zullen zich daarnaast markten voor bijzondere toepassingen en
met een hoge toegevoegde waarde ontwikkelen. De huidige en in ont-
wikkeling zijnde Product-Markt-Combinaties omvatten:
Energieopwekking & concepten voor levering aan gebruikers via een
elektriciteitsnetwerk
z Geïntegreerde systemen in de gebouwde omgeving
- woonomgeving
- bedrijfsomgeving
- infrastructuur
- agrarisch
z Zonnecentrales
Speciale (energie)functies voor autonoom gebruik
z Consumenten
- apparaten
- kleding
- recreatie, lifestyle, etc.
z Professioneel
- telecommunicatie
- ruimtevaart
- militair
- automotive
45
Technologie en productie
z procesontwikkeling en -implementatie
z materiaalontwikkeling en -productie
z ontwikkeling en assemblage productieapparatuur
z productie van geavanceerde cellen, modules en andere componenten
Onderzoek en overige diensten
z financiële diensten
z projectontwikkeling
z technisch/wetenschappelijke diensten
4.4 Kansrijke PMCs voor de Nederlandse industrie
Kansrijke PMC’s liggen allereerst daar waar de Nederlandse PV indus-
trie zich al een positie in de markt heeft verworven, en waar verdere
groei kan worden verwacht door innovaties en samenwerking. Door
verdere technologische ontwikkeling kunnen er nieuwe kansrijke PMC’s
ontstaan.
De huidige sterktes van de Nederlandse industrie, bestaan uit:
z PV in de gebouwde omgeving. , waarbij inbegrepen: integratie
van PV in daken en in façades (gebouwen), energieconcepten
voor in huis of op kantoor inclusief gecombineerde opwekking
van elektriciteit en warmte, infrastructuur (lantaarnpalen,
straatmeubilair, geluidsschermen, grondbedekking e.d.),
bedrijfshallen, en oplaadpunten voor elektrische vervoermiddelen
PV in de gebouwde omgeving biedt momenteel grote kansen,
er is nog geen sprake van verzadiging van de markt. Deze
toch al sterke PMC kan zich daardoor verder ontwikkelen
en de komende vijf jaar de grootste groei laten zien. In de
slipstream hiervan zullen ook de PMC’s financiële diensten,
projectontwikkeling en onderzoek groeisectoren zijn.
z Zonnecentrales, zowel klein (<1 MWp), als groot (>1 MWp, met
opslag van energie gedurende de nacht). Kleine PV-zonnecentrales
kunnen worden gezien als decentraal vermogen binnen de
gebouwde omgeving, nauw aansluitend bij het vorige punt.
Daarnaast kunnen zonnecentrales worden gebruikt voor
de kleinschalige energievoorziening van regio’s die niet zijn
aangesloten op een nationaal elektriciteitsnet; Nederlandse
bedrijven kunnen hier een rol kan spelen in projectontwikkeling.
46
z Productietechnologie. te weten technologie en bijbehorende
productiemachines en productiemiddelen nodig voor de ontwikkeling
en productie van PV-componenten en systemen, zoals celproductie
en roll to roll dunnefilm productie. Voor geavanceerde technologieën
(high end en bijzondere uitvoeringsvormen) kunnen er ook
kansen zijn in de productie van de cellen en modules zelf.
Nieuwe kansen voor de Nederlandse PV-industrie kunnen worden
gecreëerd door verder te investeren in kennis en technisch/wetenschap-
pelijk onderzoek binnen de PV industrie, en door synergie te vinden met
sterktes van andere Nederlandse industrieën.
z Energieopwekking in kassen, hetzij voor eigen gebruik of voor
levering van elektriciteit aan industrieën, woningen en gebouwen
in de omgeving. De markt voor PV in kassen zal sterk gaan groeien.
Deze PMC kan, in combinatie met de krachtige Nederlandse
kassenbouwindustrie, een belangrijke groeimarkt betekenen.
z PV technologie in automotive, onder andere voor koeling van
stilstaande auto’s in de volle zon. PV heeft in dit marktsegment
een veel hogere marktwaarde dan PV op het dak van een huis,
omdat de opwekkosten van een kWh in de auto veel hoger zijn
dan de prijs van stoom uit het net. Er is in dit segment dan
ook ruimte voor andere PV-technologie, al moet daarbij wel
worden bedacht dat geheel andere eisen worden gesteld aan
esthetica, onderhoud, betrouwbaarheid en levensduur .
Wij verwachten voor de komende 5 jaar vrij weinig kansen op succes
voor de Nederlandse industrie in PMCs rond speciale functies en auto-
noom gebruik, zoals consumentenproducten, militaire toepassingen en
ruimtevaart. Maar bij een belangrijke technologische doorbraak kan dit
ineens veranderen.
Wij concluderen dat de belangrijkste kansen voor de Nederlandse indus-
trie liggen in productietechnologie en toepassing van PV in de gebouwde
omgeving (met inbegrip van kleine zonnecentrales), en dat verdere
innovatie kan leiden tot kansen in de sectoren kassen en automotive.
47
4.5 Eisen aan de PMC
In tabel 8 benoemen we de belangrijkste eisen aan kansrijke PMCs rond
toepassing van PV-cellen en modules
Tabel 8: Eisen aan PMC’s
Alle als kansrijk beoordeelde PMC’s moeten voldoen aan eisen voor
efficiëntie, kosten en levensduur. Voor toepassingen in woningen en
infrastructuur spelen esthetica en flexibiliteit ook een belangrijke rol. De
innovatie rond productontwikkeling en productietechnologie moet zich
dan ook op deze eisen richten.
4.6 Technologieroutes per PMC
Elke van de gekozen PMC’s moet worden ingevuld met één of meer
PV-technologieën. Bij de keuze van technologie moet rekening worden
gehouden met een aantal technologietrends op systeemniveau:
z integratie van PV cel-technologie in bouwelementen voor de
gebouwde omgeving en in de constructie van transportmiddelen.
z snelle en eenvoudige assemblage en montage
z intelligente elektronica voor netkoppeling
of autonoom gebruik van PV
z verhoging van de efficiëntie van het systeem
Op het niveau van cel- en modulefabricage zijn de volgende trends
waarneembaar.
z geavanceerde productieapparatuur voor het
maximaliseren van de productie;
z nieuwe materialen voor de productie van
cellen, modules en systemen;
Renovatie en nieuwbouw (integratie in daken)
Nieuwe energieconcepten voor huis en kantoor
Infrastructuur (lantaarnpalen, geluidsschermen)
Energieopwekkende kassen
Bedrijfshallen
Zonnecentrale groot
Zonnecentrale klein
Transportmiddelen
Efficiency Euro/Wp Levensduur
EisenGewicht Esthetica Flex/vast
PMC
Is belangrijk Kan belangrijk zijn Niet belangrijk Niet onderscheidend
48
Rekening houdend met deze trends geven we in tabel 9 een overzicht van
de geschiktheid van bestaande en in ontwikkeling zijnde PV-technolo-
gieën voor de gekozen PMC’s, voor de jaren 2010 en 2015 (schatting).
Tabel 9: Geschiktheid van PV-technologieën voor PMC’s, 2010 en 2015 (schatting).
Uit deze tabel blijkt dat slechts een deel van de nu beschikbare en nu in
ontwikkeling zijnde celtypes goed aansluit bij de gekozen PMC’s.
4.7 Specifieke kenmerken van PV in de Gebouwde Omgeving
Uit de vorige hoofdstukken is gebleken dat de PMC Gebouwde Omge-
ving uitstekende kansen biedt voor de Nederlandse industrie. Een sterke
thuismarkt is daarbij echter van groot belang. Daarom onderzoeken we
in deze paragraaf de kansen op de ontwikkeling van zo’n sterke markt.
Als we alléén kijken naar dakoppervlakte en gevels buiten beschou-
wing laten, is in Nederland in potentie 100 km2 beschikbaar voor PV
op woningen. Daarbij is al rekening gehouden met de oriëntatie ten
opzichte van de zon. Nederland is een dichtbebouwd land, en meer-
voudig ruimtegebruik zoals door zonnemodules op daken, is daarom
een logische keuze. Omdat modules steeds lichten gaan worden, kan in
principe elk dak worden gebruikt..
Huidige technologie past nuof waarschijnlijk over 5 jaar Kan passen Past waarschijnlijk niet Niet onderscheidend of
nog niet passend
Renovatie en nieuwbouw (integratie in daken)
Nieuwe energieconcepten voor huis en kantoor
Infrastructuur (lantaarnpalen, geluidsschermen)
Energieopwekkende kassen
Bedrijfshallen
Zonnecentrale groot
Zonnecentrale klein
Transportmiddelen
Si-wafer
Thin-Si
Thin-Cigs
Technologie domeinenThin-CdTe
Thin-OPV
Thin-DSC
PMCIII-V
2010
2015
2010
2015
2010
2015
2010
2015
2010
2015
2010
2015
2010
2015
2010
2015
Jaartal
49
Drie ontwikkelingen kunnen het potentieel sterk beïnvloeden:
z nieuwbouw met meer en grotere op de zon
georiënteerde oppervlakken
z systeemprijzen waarmee alle hellende daken
en gevels aantrekkelijk worden.
z verhuur van dakoppervlak aan energieproducenten.
De aanschaf van PV-systemen op koopwoningen zal voornamelijk
plaatsvinden op natuurlijke momenten: bij nieuwbouw en bij renovatie.
De markt van bestaande koopwoningen is groeiend. Deze markt ontstaat
omdat PV-systemen financieel interessant worden voor particuliere huis-
eigenaren door subsidies (SDE)en fiscaal/financiële oplossingen zoals
“green loans”.
Bij huurwoningen is de aanpak duidelijk anders. Een aantal woningcor-
poraties ziet PV als interessant onderwerp. Toepassing van PV komt in
beeld binnen een bredere discussie over woonlasten. Vooral daken van
flats en van aaneengesloten eengezinswoningen lenen zich voor seriema-
tige toerpassing van PV. Met de SDE als stimulans installeren corporaties
momenteel aanzienlijke aantallen PV-systemen.
In 2008 was in Nederland volgens het CBS totaal 57 MWp PV geïnstal-
leerd. Volgens het CBS worden jaarlijks in Nederland ongeveer 80.000
woningen gebouwd en 20.000 woningen onttrokken, dus netto komen
er 60.000 woningen per jaar bij. Er zijn al vele tienduizenden PV syste-
men op woningen geplaatst. Een aansprekend voorbeeld is de Stad van
de Zon in Heerhugowaard: op 2/3 van de meer dan 1600 woningen in
deze nieuwbouwwijk is zonne-energie geïnstalleerd, met een gemiddelde
van ongeveer 2 kWp per woning.
Figuur 25: Woningen met PV-systemen in de Stad van de Zon (Heerhugowaard)
Figuur 24: Voorbeeld van woning met PV systeem
50
Qua technische toepassingen zien we vooral:
z Modules (vooral kristallijn, en CIGS is in opkomst)
gemonteerd op een frame/beugel boven dakpannen op
schuine daken, en modules op beugels op platte daken
z Modules bevestigd met een beugel aan de gevel
z Modules verwerkt in een luifel/overkapping
z Dunne film in rollen toegepast op platte daken
z Amorfe cellen verwerkt in glas, als raam,
aan de gevel of als luifel of dak
Als opkomende toepassingen zien we volledig geïntegreerde systemen,
beter bekend als BIPV (building integrated PV), waarbij de modules
onderdeel zijn van bouwelementen als dakpannen, gevels en ramen.
In de markt voor netgekoppelde PV-systemen op woningen zullen
systemen tot ongeveer 5kWp per woning begrensd zijn (mede door het
beschikbare dakoppervlak). De groei kan versterkt worden door:
z financiële steun voor de industrie bij de ontwikkeling van
innovatieve gebouw-geïntegreerde producten (BIPV),
z ambitieuze en verplichtende energiedoelen in nieuwbouw
en renovatiebouw (middels EPC en Energielabel),
z financiële prikkels aan gebruikers voor toepassing van PV,
z een verplicht aandeel duurzame stroom in
het pakket van energieleveranciers.
Voor nieuwbouw en renovatiebouw geldt al de EPC waarbij het energie-
gebruik steeds verder moet dalen, echter zonder een verplicht aandeel
duurzaam. Naarmate de EPC verder wordt aangescherpt, zal toepassing
van PV systemen meer in beeld komen.
Met een piekvermogen van 150 Wp per m2 is het theoretisch potentieel
op 100 km2 zo’n 15 GWp. Theoretisch is dit een geweldige markt, echter
praktisch zal lang niet al dit dakvlak gebruikt kunnen worden voor PV.
Echter: als zelfs maar een klein deel van het beschikbare dakoppervlak
wordt voorzien van PV, is er nog een enorme potentie voor groei in de
woningbouw.
Op dit moment is de drempel voor toetreding tot de markt nog zeer laag.
Tot 2013 bestaat er nog geen certificeringslabel voor installateurs. Wel
valt levering van PV-producten onder internationale en nationale tech-
nische normen of keurmerken. Ter voorbereiding op het certificerings-
51
label werken Uneto-VNI en Holland Solar een plan uit voor een pakket
maatregelen om kwaliteit en transparantie van de sector te vergroten
(Masterplan Zonne-energie). Binnen enkele jaren zal er daarom wel een
pakket van opleidingen, certificeringen, installatie-eisen, normen en
keurmerken in de PV sector gelden.
Ontwikkelingenzenzgroeikansenzinzdezwoningbouw
Het grootste deel van de bestaande installaties op huizen is aangebracht
door Nederlandse bedrijven. Ook advies, ontwerp en verdere dienstver-
lening zijn merendeels afkomstig van Nederlandse bedrijven. Nederland
kent momenteel echter slechts één producent van PV-cellen (Solland
Solar Cells), en slechts enkele moduleproductiefabrieken (o.a. Scheu-
ten, Ubbink en Solar Modules Netherlands); het overgrote deel van de
geplaatste systemen zal dus niet van Nederlands fabricaat zijn. Voor
omvormers is het bedrijf MasterVolt een belangrijke speler in de Neder-
landse markt. Succesfactoren voor de Nederlandse PV-industrie in deze
PMC zijn:
z Gebruik maken van Nederland Kennisland: ontwikkeling van slimme
en efficiënte. integratie van PV-technologie in bouwelementen
voor de woningbouw (dakpannen, prefab daken en gevels e.d.).
z Efficiënter gebruik van opgewekte PV-elektriciteit in de woning door
integratie van het PV systeem met het elektriciteitsdistributiesysteem
in huis. Wij kunnen ook denken aan de ontwikkeling van
‘Zonnecelhuizen’ met integratie tussen omvormers en een
DC (gelijkstroom) netwerk voor DC afnemers in huis.
z Opleiding van bedrijven en promotie van de
toepassing van PV in de woningbouw
4.8 Specifieke kenmerken van PV in Kassen
De kastuinbouw in Nederland is in principe een zonnecollector van
10.000 hectare (100 km2). De intensiteit van de invallende energie is
echter in de meeste gevallen te hoog voor het kweken van groentes en
fruit. Daarom zijn veel kassen bedekt met witte verf of zonwerende folie.
Slechts een klein deel van het zonnelichtspectrum is echt nodig voor de
groei van de planten (PAR, photosynthetic active radiation 400 – 760
nm) en een deel van de warmtestraling kan worden gebruikt om de kas
direct op te warmen; het overschot kan worden gebruikt om energie op
te wekken. Ongeveer de helft van de energie die uiteindelijk het aardop-
52
pervlak bereikt zit in PAR gebied. De andere helft is infrarood. Bijna alle
UV straling wordt door de atmosfeer geabsorbeerd.
Bij de Wageningen UR wordt gewerkt aan concepten voor energiezuinige
kassen en energie-opwekking met behulp van kassen. Het project Elkas
doet onderzoek aan kasconcepten om zowel gewas als stroom te leveren.
Er wordt ook gekeken naar methoden om selectief infrarood uit het licht
te filteren bv. met op de kas te monteren uitrolbare NIR reflectoren.
Een andere benadering is het glas direct te voorzien van een selectief
filter voor NIR met een blauw-groene geoptimaliseerde transparante
zonnecellaag. Het rendement van de zonnecel zelf is hierdoor lager dan
gebruikelijk, maar het rendement van het systeem als onderdeel van
de energievoorziening van de kas is wel zeer hoog. Het infrarood wordt
namelijk niet alleen gebruikt voor het opwekken van elektriciteit maar
ook voor directe of indirecte verwarming van buffers. In de samenleving
bestaat kritiek op de glastuinbouw vanwege het gebruik van energie,
bestrijdingsmiddelen en meststoffen, uitstoot van CO2 en lichthinder.
De glastuinbouw moet daarom volgens agriHolland structureel werken
aan vermindering van de uitstoot. De beperking van alle emissies is hier-
door ook een bedrijfseconomisch belang van de individuele tuinder. Op
dit moment wordt aan dit onderwerp dan ook al veel aandacht besteed.
Ontwikkelingenzenzgroeikansenzinzdezglastuinbouw
De toepassing van PV in de glastuinbouw wordt nog volop onderzocht.
Daarom kunnen sterktes en zwaktes voor de industrie nog niet worden
aangegeven. Wel kan een indruk worden gegeven van de kansen.
De ambitie van de glastuinbouw is vanaf 2020 in nieuwe kassen kli-
maatneutraal en economisch rendabel te telen, met veel minder fossiele
energie. De glastuinbouw is in 2020 daarnaast ook leverancier van duur-
zame warmte en elektriciteit. Dit is het onderwerp van het Masterplan
‘Kas als Energiebron’. De energiedoelstelling van dit programma is om
in 2020 tenminste 3.3 Mton CO2 minder uit te stoten dan in 1990. Dit
is een reductie van 48%. Hiervan neemt toepassing van WKK ongeveer
2.3 Mton voor zijn rekening en de teelt circa 1 Mton. De doelstellingen
worden gehaald met de volgende middelen:
z 2% energie-efficiëntieverbetering per jaar tot aan 2020;
z 20% duurzame energie in 2020;
z 700 ha semigesloten kassen in 2011 (en 2500 ha in 2020).
Figuur 26, Elkas (Bron: Wageningen UR).
Figuur 27. Relatieve plantgevoeligheid voor licht (witte lijn) in vergelijking met het menselijk oog (grijze lijn) (bron: kasklimaat.nl)
53
4.9 Specifieke kenmerken van PV in Automotive
Het meest bekende voorbeeld van de toepassing van zonnecellen in de
automotive sector zijn de “zonnewagens” die aan de World Solar Chal-
lenge in Australië meedoen. De auto’s zijn volledig bedekt met hoog-
waardige zonnepanelen en gebruiken voor de voortbeweging uitsluitend
de elektriciteit die deze genereren, waarbij gemiddelde snelheden worden
bereikt van meer dan 100 km/u over lange afstanden.
In de dagelijkse praktijk is het gebruik van zonnecellen echter nog weinig
in de automobielindustrie doorgedrongen. Er is echter veel voor te zeg-
gen om zonnecellen in bijvoorbeeld het dak van een auto te integreren,
zelfs als we het hebben over niet-elektrische auto’s. Met de toenemende
hoeveelheid elektronica in een auto wordt de elektriciteitsbehoefte
steeds groter. Een snelle berekening leert dat een zonnepaneel van 1 m²
gedurende 10 jaar circa 3 MWh kan opbrengen (20% efficiëntie; 4 uur
zonnestraling per dag). Het genereren van deze stroom op basis van ben-
zine kost momenteel ongeveer €3600 (benzineprijs €1.20/l, chemische
energie 10 kWh/l benzine, 10% efficiëntie voor omzetting chemische
naar elektrische energie). Zelfs een relatief duur zonnepaneel van €4/W,
ofwel €800, is hier veel voordeliger. Maar behalve economische aspec-
ten spelen esthetische aspecten wellicht een grote rol. De aanschaf van
een auto is een emotionele zaak, en zonnecellen op de auto moeten er
daarom vooral goed uitzien. Tot nog toe zijn Audi, Toyota en Volkswagen
de enige fabrikanten die een zonnedak kunnen leveren.
Het is ook mogelijk om zonnepanelen te gebruiken om het bereik van
een hybride of elektrische auto te verhogen, bijvoorbeeld bij de Fisker
Karma, de Chevy Volt (als optie), de Italdesign Quaranta, de Free Drive
EV Solar Bug, en tal van andere elektrische voertuigen, zowel in de con-
cept- als in de productiefase. De Toyota Prius biedt de mogelijkheid van
integratie van een 215 W module in combinatie met een extra 3 kWh
accu, wat het bereik vergroot tot 50 km per dag.
Ontwikkelingenzenzgroeikansenzinzdezautomotivezsector
z Naarmate de prijzen van fossiele brandstoffen stijgen, de
elektriciteitsbehoefte van conventionele auto’s groter wordt en
het aandeel hybride en elektrische auto’s groeit, zal de zonne-
energie in de automotive sector aantrekkelijker worden; deze
sector zou snel tot een aanzienlijke markt kunnen uitgroeien;
z Daarnaast kunnen car ports bij huizen en bedrijven worden uitgerust
met zonnedaken als oplaadstations voor elektrische en hybride
auto’s. Hiervoor moet wel een klein smart grid worden aangelegd.
Figuur 28: Prius uitgevoerd met zonne-energiedak
Figuur 29: PV Car port (Aventis)
54
4.10 Specifieke kenmerken van productietechnologie van PV
systemen
Nederland en vooral zuidoost Brabant heeft een aantal wereldwijd
opererende OEM-bedrijven voor productietechnologie en apparatuur
in de halfgeleider- en printing-industrie. De onderdelen en materialen
voor deze bedrijven worden vaak lokaal geproduceerd door een efficiënte
toeleverketen. Een belangrijk aandeel in de economische bedrijvigheid in
Nederland komt voort uit deze High Tech Systems industrie.
Een aantal bedrijven heeft al de overstap gemaakt naar productiemidde-
len voor de PV-industrie. De markt voor productiemiddelen ontwikkelt
zich gunstig omdat de vraag naar PV-elektriciteit elk jaar blijft stijgen,
waardoor er automatisch ook vraag naar nieuwe productiemiddelen
blijft bestaan.
Ook al verschillen de procesflows van kristallijn SI en dunne film zon-
necellen op een aantal punten sterk van elkaar (figuur 30), toch worden
deels dezelfde productieprocessen gebruikt (tabel 10).
Figuur 30: Overzicht procesflows voor kristallijn silicium en dunne film PV.
Productiemachines
Hulpstoffen
Silicium Ingot Wafer Cel Module
Actief materiaal Cel = module
Kris
talli
jnSi
liciu
mD
unne
-film
PV
Installatie/onderhoud/
reparatie
55
Apparatuur Kristallijn silicium Dunne film
Wafer productie
Handling & transport Pick & place N.v.t.
Oven Smelten N.v.t.
Zagen Wafers uit ingot N.v.t.
Inspectie Breuk, crack, elektrische eigen-schappen
N.v.t.
Substraat productie
Glas, metaal, polymeer (allen zowel vlak rigide of als flexibele folie)
Cel productie Handling & transport Pick & place, transport, sorteren Pick & place, transport, Roll-to-roll
Nat chemisch etsen en reinigen
Cleaning, textuur etsen, fosfor glas etsen
Substraatreiniging, TCO etsen
Spray processen Dotering Antireflectie
Band/batch ovens Diffusie, firing Annealing
Diffusieovens Doteren silicium
Chemische gasfase depo-sitie (evt met plasma)
Antireflectie laag Actieve lagen, TCO, isolatie
Atomic Layer Deposition Passivatie lagen (AlO) Barrierelagen, CdS-vervanging, passivatie
Sputteren Contacten, actieve lagen, TCO, antireflec-tie, isolatie
Opdampen Actieve lagen, antireflectie
Laser bewerkingen Edge isolation, selectief doteren Separatie en contactering
Screenprinten Contactering dmv metaalpasta’s Contactering dmv metaalpasta’s
Inkjet printing Selectief doteren Selectief doteren depositie actieve lagen
Natchemisch deponeren en volvlaks printen
Antireflectie lagen, actieve lagen, transpa-rante geleiders
(Nano)imprinten Lichtmanagement Lichtmanagement
Belichting Light soak
Inspectie Real time in line inspectie
Module productie
Handling & transport Pick & place, transport Pick & place, transport
Verbinden dmv - solderen, lijmen / kit
Connecties tussen wafers in module
Vacuüm ovens Encapsulatie Encapsulatie
Lamineren Encapsulatie Encapsulatie
Inspectie Cracks, efficiency Efficiency
Installatie en onderhoud
Hoogwerker
Mechanische en elektri-sche installatie materialen
Tabel 10: Productiestappen, processen en materialen voor kristallijn Si en dunne film.
56
4.11 Ontwikkelingen en groeikansen in productietechnologie.
Meestal worden PV producten nog batchgewijs geproduceerd. Dit heeft
als voordeel dat er snel geschakeld kan worden naar een ander produc-
tietype en andere productieprocessen. Als er veel vraag is naar relatief
dure hoog-efficiënte cellen, dan worden deze gemaakt. Is er later veel
vraag naar goedkopere cellen voor modules, dan wordt de lijn daarop
ingesteld.
In de toekomst zal er steeds meer vraag komen naar gespecialiseerde
productielijnen die voor de laagste kosten één bepaald type zonnecel
kunnen maken. Dit wordt vooral belangrijk wanneer grid parity bin-
nen bereik komt, en de vraag naar PV echt begint te groeien. R&D naar
grootschaliger, meer efficiënte, duurzame productieprocessen en produc-
tiemiddelen die deze grid parity dichterbij brengen, is dan ook gewenst.
Wij zien de volgende kansen voor productiemiddelen van PV:
z Eén van de accenten in de industrie is verbetering van
het celrendement. Productiemiddelen die zulke cellen
met verbeterd rendement op industriële schaal kunnen
produceren, bieden de beste kansen in de markt.
z Garantie op celrendement: investeerders zijn eerder geneigd
in PV projecten te stappen als een bepaald celrendement
gegarandeerd wordt. Producenten van modules zullen eerder
kiezen voor een leverancier van cellen met een gegarandeerd
rendement, en daarom zullen ook leveranciers van PV
productiemiddelen een garantie moeten gaan afgeven op
het rendement van de cellen uit hun productielijn. Om dit
te kunnen doen is kennis van het gehele productieproces
nodig en de rol van de eigen productiemiddelen daarin.
z In-line productielijnen: van wafer tot module. De huidige
productielijnen met batchprocessen vereisen veel handwerk
(= loonkosten) om de batchprocessen aan elkaar te koppelen.
Een belangrijke verliespost bij deze productielijnen is verder uitval
van producten bij transport tussen batchprocessen. In de nabije
toekomst, bij grid parity van PV, zullen er gespecialiseerde in-line
productielijnen nodig zijn waarbij deze twee kostenposten worden
vermeden. Het proces van de huidige dunne film zonnecel kunnen
we zien als een quasi in-line productie. Integratie naar een volledige
in-line roll-to-roll productie is voor veel dunne film zonneceltypen
mogelijk. Energiekosten worden dan belangrijker dan loonkosten.
57
z Processtappen in elkaar voegen: hoe meer processen er in één
productielocatie samengevoegd kunnen worden, des te minder
transport is er nodig. Productie-uitval bij transport is een
grote schadepost terwijl de marges op productie van PV-cellen
toch al laag zijn. Het wordt belangrijk voor gespecialiseerde
leveranciers van productiemiddelen om samenwerking te
zoeken met voor- en achterliggende processen in de lijn.
z Cycle/taktijd < 1 s: Sommige processtappen in bestaande
productielijnen vergen veel tijd: thermische processen,
diffusie, etc. Met een kortere taktijd van de productielijn
wordt de productiviteit verhoogd. Meer R&D is nodig om de
cyclus voor processen en machines te kunnen bekorten.
In Nederland zijn producenten actief voor productiesystemen van zon-
necellen en modules. De investering voor een uitbreiding van de pro-
ductiecapaciteit met 1 GWp vergt in 2010 een investering van 250 tot
300 miljoen Euro voor zonnecelproductie (exclusief de kosten voor de
infrastructuur) en van 100 tot 125 miljoen Euro voor moduleproductie.
De markt voor productiemiddelen is in principe af te leiden uit de
verwachte groei van PV-systemen (zie hoofdstuk 4.1). Maar deze markt
kent een grillig verloop omdat kleine effecten in de markt van modules
een groot effect kunnen hebben op de investeringsbereidheid van produ-
centen. Alleen gemiddelden over een aantal jaren zijn op die manier af
te leiden.
De markt voor productiesystemen is verder afhankelijk van de volgende
effecten.
z De economische levensduur van productiesystemen
bedraagt ongeveer 5 jaar. Er zal dus binnen afzienbare
tijd ook een vervangingsmarkt gaan ontstaan.
z De productiviteit van productiesystemen zal
toenemen en de prijzen zullen dalen.
z Om het rendement van zonnecellen te verhogen worden
extra processtappen toegevoegd in productielijnen;
hiervoor is aanvullende apparatuur nodig.
z Productieprocessen zullen steeds meer worden geautomatiseerd.
z Op het gebied van meet- en inspectietechnologie en
procesbeheersing zijn er nog vele kansen omdat deze
technieken nog volop in ontwikkeling zijn.
59
5. Technologie
5.1 Onderscheidende technologieën
Alle nu industrieel geproduceerde zonnecellen (kristallijn en amorf sili-
cium, CIGS en CdTe) vertonen dezelfde dalende lijn in productiekosten.
Zoals figuur 31 laat zien (de lijn ‘demand’) wordt grid parity (evenaring
van de consumentenprijs voor elektriciteit) in zonnige gebieden als
Zuid-Europa in 2012/2013 verwacht. In de jaren daarop zal grid parity
ook worden bereikt in minder zonnige streken.
Figuur 31: Verwachte prijzen voor zonnestroom en elektriciteit uit het net (Bron Deutsche Bank Securities).
De kostprijsontwikkeling van PV-elektriciteit wordt bepaald door een
combinatie van voortschrijdende technologieontwikkeling en schaal-
vergroting. De productievolumina stijgen de laatste jaren met ongeveer
40% per jaar, wat een verdubbeling elke twee jaar betekent. Hierdoor
zal PV de komende jaren op alle markten doorbreken. Nu al is PV de
goedkoopste vorm van elektriciteitsvoorziening op plaatsen waar geen
netaansluiting beschikbaar is: in afgelegen gebieden, op open water en in
de ruimtevaart. Daarna volgt de consumentenmarkt van elektriciteits-
gebruikers verbonden met het net. Grid parity wordt hier bereikt tussen
2010 en 2030, afhankelijk van uren zonneschijn en elektriciteitsprijs
(verschilt sterk per land). Bij verdergaande prijsdaling kan zonnestroom
geleidelijk gaan concurreren met groothandelsprijzen, en op den duur
met vermeden brandstofkosten van conventionele centrales. Bij elke stap
zal de markt in omvang toenemen. Alle PV-technologieën concurreren
met elkaar op de markt en zullen dus de kostenreductie moeten volgen,
een bijzondere niche vinden, of afhaken.
60
Figuur 32: verwachte, respectievelijk mogelijke rendementsontwikkeling van PV-modules. Bron: Technology Roadmap Solar photovoltaic energy © OECD/IEA, 2010.
Op internationaal niveau zijn de belangrijkste doelstellingen voor de
ontwikkeling van PV-cellen en modules, zowel in termen van energie-
rendementen als in termen van materiaalverbruik en materiaalverwer-
king in productieprocessen recent nog omschreven in de IEA Roadmap
2010 (zie tabellen 11, 12 en 13).
Kristallijn silicium 2010-2015 2015-2020 2020-2030 / 2050
Rendementdoelen(commerciële modules)
Monokristallijn Si : 21%Multikristallijn Si: 17%
Monokristallijn Si : 23%Multikristallijn Si: 19%
Monokristallijn Si : 25%Multikristallijn Si: 21%
Aspecten van industriële maakprocessen
Si consumptie < 5 g/W Si consumptie < 3 g/W Si consumptie < 2 g/W
Geselecteerde R&D-thema’s Nieuwe siliciummateria-len en -processenCelcontacten, emitters, interconnectie, passive-ring
Verbeterde cel- en modu-lestructurenProductiviteitverbetering en kostenoptimalisatie in productieprocessen
Wafer-equivalent techno-logieënNieuwe celstructuren met nieuwe concepten
Tabel 11: Ontwikkeltraject voor kristallijn silicium (bron IEA 2010)
Dunne films 2010-2015 2015-2020 2020-2030
Rendementdoelen (commerciële modules)
Dunne-film Si: 10%CIGS: 14%CdTe: 12%
Dunne-film Si: 12%CIGS: 15%CdTe: 14%
Dunne-film Si: 15%CIGS: 18%CdTe: 15%
Aspecten van industriële maakprocessen
Hoge-snelheid depositieRoll-to-roll productiepro-cessenEncapsulatie
Vereenvoudiging van productieprocessenGoedkope encapsulatieManagement van toxische materialen
Grote hoog-rendement productiesystemenBeschikbaarheid van te gebruiken materialenRecyling van PV-modules
Geselecteerde R&D-thema’s Depositieprocessen voor grote oppervlakkenVerbeterde substraten en transparante geleidende oxides (TCOs)
Verbeterde celstructurenVerbeterde depositietech-nieken
Geavanceerde materia-len en concepten
Tabel 12: Ontwikkeltraject voor dunne film technologie (bron IEA 2010).
61
De kristallijn silicium en dunne film technologieën hebben nog een
aanzienlijk potentieel voor verdere kostenreductie en rendementsverbe-
tering. Wel kunnen in de toekomst nog grote verschuivingen in markt-
aandeel gaan plaats vinden door technologische ontwikkelingen, vraag
en aanbod van grondstoffen, geografisch toepassingsgebied, toepas-
singsdomein, en wet- en regelgeving, factoren die elkaar ook onderling
beïnvloeden. Voor dunne film technologie zijn de rendementen wat lager
dan voor wafergebaseerde kristallijn silicium technologieën. De kostprijs
per oppervlakte-eenheid is echter meestal ook lager zodat de prijs per
kWh weer ongeveer gelijk kan zijn.
Alle technologieën hebben een best match met een bepaald toepas-
singsgebied, waardoor ze de komende jaren naast elkaar kunnen blijven
bestaan. Dat resulteert in een aantal technologie-conglomeraten die per
conglomeraat de gehele keten van applicatie, module, cellen, materialen
en bijbehorende maakprocessen en productiemachines in stand houden
en verder uitbreiden en optimaliseren.
Tabel 13: Ontwikkeltraject voor overige technologieën (bron IEA 2010).
5.2 Conclusies
Uit de inventarisatie voor deze Roadmap van Nederlandse PV-bedrijven
blijkt dat de meeste omzet wordt gemaakt in de bouw van produc-
tieapparatuur. Deze apparatenbouw maakt deel uit van een bredere
sterkte van Nederland in high-end equipment. Om deze redenen is
als technologiefocus van het ecosysteem in Nederland gekozen voor
productietechnologie.
Overige technologieën Concentrator PV Opkomende technologieën Nieuwe PV-concepten
Celtype Hoge kosten, superhoge rendementen
Lage kosten, redelijke rende-menten
Zeer hoge rendementen mogelijkVolledige benutting zonne-spectrum
Status en potentieel 23% systeemrendement is reeds gedemonstreerdMeer dan 30 procent rende-ment is haalbaar op middel-lange termijn
Nu op demonstratieniveau (bijvoorbeeld OPV, geprint CIGS, dye PV)Eerste toepassingen in niche-markten
Grote variëteit aan omzet-tingsprincipes en celconcep-ten in het laboratoriumPotentiële ‘doorbraaktechno-logieën’
Geselecteerde R&D-thema’s Bereik superhoge rendemen-ten van meer dan 45%Goedkope en kwalitatief goede oplossingen voor opti-sche concentratie en tracking (zonvolgen)
Verbetering van rendement en stabiliteit voor eerste com-merciële toepassingenEncapsulatie van organische concepten
Proof-of-principle van nieuwe omzettingsconcepten fabricage, karakterisering en modellering van (in het bij-zonder) nanogestructureerde materialen en cellen
62
Dit mag echter niet geïnterpreteerd worden als een signaal dat er vanuit
technologisch oogpunt minder belang zou worden gehecht aan het ont-
wikkelen van Nederlandse PV productie faciliteiten: high tech productie
met een hoge mate van automatisering is kansrijk, en voor de ontwikke-
ling van productietechnologie is het van groot belang ook lokaal voeling
te houden met de implementatie van nieuwe technologie in een echte
productieomgeving (belang van technologisch ecosysteem).
Binnen de focus productietechnologie onderscheiden we drie deelaspec-
ten, elk met een eigen leidend motief:
Productietechnologie Betaalbaar en duurzaam
Materialen Efficiënt met minder gebruik van schaarse grondstoffen
Processen Snelle, groene processen (met lage capex)
Concepten Efficiënte en esthetische (trendy) bouwintegratie
De belangrijkste middelen om deze doeleinden te bereiken zijn de
volgende.
Materialen
z Kostprijs en schaarste
- Dunnere zonnecellen
- Dunnere absorbers door efficiëntere lichtinvangst (textuur,
nanofotonica)
- Efficiëntere absorbers (nanomaterialen, nanowires)
- Printbare materialen
- Vervanging van schaarse en/of ongewenste elementen door
alternatieven
- In, Ga, Cd, Te, Ag vervanging
z Substraatontwikkeling
- In de bouw integreerbare dragers optimaliseren voor het groeien/
aanbrengen van PV materiaal
- Dun Si, verliesloos “zagen”
z Barrièrelagen voor flexibele encapsulatie en
eliminatie van glas-encapsulatie
63
Processen
z Roll-to-roll processen
- Hantering substraat (deformatie, tracking, overlay)
- Homogene en snelle aanbieding van energie voor
oppervlakteprocessen
- Combineren van processtappen met oplosmiddelen met gasfase
depositie
- Snelle laser patronering/activatie
z Printen
- Homogeen printen van dunne lagen op grote oppervlakken
(nanometer uniformiteit op meters brede substraten)
- Curing (thermische processtappen)
- Patroonmatige depositie
z In-line inspectie
- Bepalen van de belangrijkste parameters voor modulekwaliteit en
levensduur
- In-line control systemen gebaseerd op in-situ meting van deze
parameters
z Groen
- Reductie energiegebruik (proceswarmte, pompen, etc.)
- Efficiënt materiaalgebruik (efficiënte materiaaloverdracht,
gesloten systemen)
- Schone en recycleerbare processen (droge processen,
terugwinning)
Concepten
z Integratie op moduleniveau
- Silicium wafer processing op moduleniveau (niet meer modules
vormen uit voltooide cellen,maar cellen pas voltooien op
moduleniveau)
- Geïntegreerde interconnectie (MWT, EWT, geprinte
contactering)
- Flexibele interconnectie
z Module-integratie in bouwmateriaalconcepten
- Lagere cost of ownership op installatieniveau
- Vorm- en maatvrijheid
- Esthetische vormgeving
- Bouwmaterialen met geïntegreerde functionaliteit (kassen,
utiliteitsbouw, woningen)
64
5.3 Materiaaltechnologie
Ook voor materiaaltechnologie zijn de belangrijkste drivers kostenreduc-
tie en rendementsverhoging. Voor het succes van de PV-industrie zijn
verbeteringen op deze gebieden onontbeerlijk. Daarnaast worden duur-
zaamheid, schaarste en recycling steeds belangrijker. Op deze gebieden
zullen enkele belangrijke stappen gezet moeten worden. Wij bekijken de
vereiste materiaalontwikkelingen nader voor vijf sectoren:
1. Si-wafer
2. Dunne-laag zonnecellen
3. Substraatmateriaal
4. Modules
5. Duurzaamheid
Si-wafer
Si-wafers hebben op de wereldmarkt het grootste aandeel en daarom
bestaat er veel aandacht voor verbeteringen in deze technologie, zeker
ook gezien de sterker wordende concurrentie van dunne film PV. Zowel
hoge celrendementen als concurrerende prijzen zijn nodig om de huidige
vooraanstaande marktpositie te behouden. Omdat de Si-wafer zelf een
grote kostenpost is, heeft veel R&D hierop betrekking. Voorbeelden van
zulk onderzoek zijn:
z Gebruik van lagere (dan Semicon) kwaliteit silicium, zoals
upgraded metallurgisch (UMG) Si, voor lagere kostprijs per kWh.
z Gebruik van juist zeer zuiver silicium voor hogere
kWh-opbrengst per vierkante meter
z Verminderen van de waferdikte, eerste naar
ongeveer 100 µm, later naar 20-50 µm.
z Vervaardigen van Si uit zuivere SiO2 en C bronnen.
z Ontwikkeling van processen voor verliesloos “waferen”.
z Ontwikkeling van n-type Si als vervanger
voor het huidige p-type materiaal
z Hetero- en multi-junctie cellen.
z Verminderen van defecten door andere
materiaal- en productietechnologie.
Sommige ontwikkelingen zouden ten koste kunnen gaan van het cel-
rendement. Maar de markt vraagt rendement (meer kWh per vierkante
meter) eerder dan kostprijs, en daarom ligt de nadruk bij R&D op
hoger rendement met een focus op innovaties in het complete cel- en
moduleontwerp.
65
Dunne-laagzzonnecellen
Materiaalonderzoek en -ontwikkeling voor dunne-laag zonnecellen
richten zich vooral op rendementverhoging, materiaalgebruik, kosten-
besparing, nieuwe materialen en vervanging van schaarse materialen. Er
is een tendens naar materialen die bij lage temperatuur, onder atmosfe-
rische condities en/of droog kunnen worden verwerkt. Veel aandacht
krijgt het aanbrengen van materialen met printtechnieken. Voor groot-
schalige PV productie lijkt een all-printed R2R proces uiteindelijk de
beste oplossing, mits aan alle eisen van rendement, kwaliteit, betrouw-
baarheid en kosten kan worden voldaan. Deze ontwikkeling is belangrijk
voor de regio, aangezien er regionaal veel know-how van printprocessen
bestaat. Materialen geschikt voor verwerking met printprocessen moeten
deels nog worden ontwikkeld.
Materiaaltechnologie heeft betrekking op de volgende lagen van een
dunne film zonnepaneel:
z Actieve laag: zoals CdTe, CIGS, CZTS, a-Si, OPV, c-Si en III-V. De
toename in interesse voor III-V halfgeleiders (zoals GaInP, GaAs,
Ge) hangt samen met de opkomst van concentrator PV (CPV). CZTS
wordt bestudeerd als mogelijke opvolger van CIGS. Voor organische
PV (OPV) wordt gekeken naar synthese van nieuwe moleculen
met hoger rendement. Bij a-Si is er belangstelling voor materialen
waarvan de bandgap aangepast kan worden, en voor tandem- en
tripelcellen uit verschillende typen silicium met variërende bandgap.
z Barrièrelaag: toplaag aan de zonzijde, afdeklaag op het
dragermateriaal aan de achterzijde van de cel, ter bescherming van
de gevoelige actieve laag tegen zuurstof, vocht, en onzuiverheden
uit het dragermateriaal. Bij sommige typen PV (bijvoorbeeld OPV)
zijn de eisen stringent. De barrièrelaag moet pinholevrij en (aan
de zonzijde) transparant zijn. Bij flexibele PV gelden nog extra
eisen aan de barrièrelaag. Veel gebruikte barrièrematerialen zijn
siliciumnitrides en -oxides, maar ook andere (an)organische
verbindingen, al of niet in meerdere lagen, staan in de belangstelling.
z Top-elektrode: materialen, of laagcombinaties, die zowel transparant
als geleidend zijn. Ontwikkelingen vinden plaats op gebieden
als optimalisatie en atmosferische depositie van transparant
geleidende oxides (TCO), combinatie van TCO met metalen
grids, ontwikkeling van organische geleiders, en nanowires.
66
z Lichtmanagement-lagen: bijvoorbeeld anti-reflectie coatings,
of juist reflecterende grensvlakken voor lichtopsluiting. Deze
lagen zijn vaak (nano)gestructureerd of worden samengesteld
uit materiaalcombinaties met geoptimaliseerde brekingsindex.
Op de iets langere termijn wordt toepassing verwacht van
fotonconversie. Een typisch voorbeeld van dit laatste zijn fosforen
en quantumdots die het invallende licht kunnen omvormen in
de voor de PV optimale golflengtes. Er wordt ook gewerkt aan
plasmonische lagen die lichtinvang en conversie combineren.
Substraatmateriaal
Als ondergrond voor dunne film PV wordt momenteel bij voorkeur glas
gebruikt (voornamelijk soda-lime glas). Glasonderzoek omvat versterken
en temperen van glas, aanbrengen van coatings om extra functionali-
teit toe te voegen (barrière, geleiding, antireflectie, etc.), en vinden van
alternatieven voor soda-lime glas (ook wel groen glas genoemd), zoals
het meer transparante low-iron glas (wit glas).Andere materialen wor-
den ook onderzocht, zoals plastics, folies, metalen en flexibel glas. Deze
materialen hebben enkele voordelen boven glas:
z Meer mogelijkheden voor integratie in bouw en applicaties
als de PV-modules flexibel zijn in plaats van rigide.
z Lager gewicht, belangrijk bij systeeminstallatie.
z Mogelijkheid van R2R productietechnologie
bij gebruik van flexibele substraten.
z Combinatie van de functionaliteit van de drager met die
van de elektrode bij metalen folies. Titaanfolies worden
al gebruikt als PV substraat, maar er wordt ook gekeken
naar RVS, koper en andere, goedkopere staalsoorten.
Naast de functie van drager heeft glas ook de functie van barrière voor
zuurstof en vocht. Bij keuze van een ander substraatmateriaal moet deze
functie gehandhaafd blijven, eventueel door een extra coating.
Modules
Veel fabricagekosten van PV modules worden gemaakt ná het fabrice-
ren van de cel. Dit betreft vooral contacteren en serieschakelen van de
individuele cellen, en encapsuleren en afwerken van de uiteindelijke
module. Veel grote producenten kiezen hier nog niet voor volledige auto-
matisering, er wordt nog veel met de hand gedaan. Gedeeltelijk is dit een
gevolg van de gebruikte productietechnologieën. Een belangrijk deel is
echter toe te schrijven aan de gebruikte materialen.
67
Op het gebied van contactering wordt gezocht naar goedkopere materia-
len als aluminium voor zilver screenprinten en voor het solderen van de
individuele cellen. Voor moduleproductie wordt gezocht naar goedkope,
lichte en bij voorkeur flexibele plaatsvervangers voor nu gebruikte mate-
rialen als glas en EVA, die toch weersbestendig, UV-tolerantzenzvoldoendez
sterkzzijn.z
Duurzaamheid
Duurzaamheid is de laatste jaren een steeds belangrijker onderdeel van
de R&D activiteiten geworden. Vooral vervanging van schaarse materia-
len en recycling staan in de belangstelling.
z Materiaalschaarste zal in de toekomst een steeds belangrijker
probleem gaan vormen. De siliciumwafer-schaarste van een aantal
jaren geleden heeft al duidelijk laten zien hoe afhankelijk de
PV-kostprijs is van grondstoffen. Veel PV-materialen behoren tot de
categorie schaars tot zeer schaars (zoals In, Ga, Cd, Te, Ag). Voor
sommige materialen, zoals indium, is het daarom nu al gewenst,
efficiënt met de grondstof om te gaan en recycling te ontwikkelen.
Voor transparante geleiders als indium-tin oxide (ITO) worden
alternatieven ontwikkeld. Ook wordt onderzoek gedaan naar het
vervangen van indium en gallium uit CIGS door zink en tin (CZTS).
Het rendement van dit type PV is misschien iets lager, maar er
worden geen schaarse materialen meer gebruikt (wereldjaarproductie
zink:107 ton/jaar, tin 105 ton/jaar). Ander onderzoek richt
zich op het vervangen van zilver door niet-zeldzame metalen
(koper, aluminium, etc.), en alternatieven voor CdS en CdTe.
z In de komende jaren zullen de eerst verkochte zonnecellen
aan het einde van hun levensduur komen; recycling zal dan
noodzakelijk worden. Hoewel recycling al wordt toegepast bij
uitval in productie, staat de benodigde technologische kennis nog
in de kinderschoenen. Gedegen procesonderzoek is noodzakelijk
om recyclingstechnieken te ontwikkelen. Daarnaast is het
belangrijk om bij het (door)ontwikkelen van PV-concepten na te
denken over het gebruik van eenvoudig recyclebare materialen en
productconcepten (“design for disassembly”). Recycling heeft wel
als voordeel dat dure materialen teruggewonnen worden, waardoor
op den duur de kosten van PV-productie worden verminderd.
68
Materiaaltechnologie:zranking
Wat de sector als belangrijkste ontwikkelingen ziet op het gebied van
materiaaltechnologie is aangegeven in figuur 33. Het cijfer is het gemid-
delde van beoordelingen waarbij een cijfer gegeven kon worden tussen 0
en 10.
Figuur 33: Beoordelingen van het belang van ontwikkelingen in materiaaltechnologie.
De sterkste focus van de ondervraagde partijen ligt op het gebied van de
encapsulatie en bescherming van de PV cel: het vinden van goede bar-
rièrelagen (ook voor flexibele PV) en alternatieven voor glas. Er is ook
veel aandacht voor het werken met minder zuiver Si, het upgraden van
metallurgical grade Si, en voor het ontwikkelen van printbare materi-
alen. Van alle ontwikkelingen op het gebied van dunne film scoort het
vinden van een TCO-materiaal dat bij atmosferische condities en lage
temperatuur gedeponeerd kan worden het hoogst.
0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
BarrièrelagenEncapsulatie dunne-filmlagenAlternatieven voor glasGebruik goedkoper en minder zuiver siliciumPrintbare geleidersEncapsulatiealternatief voor glasPrintbare materialenAlternatieven voor gebruik EVA in moduleUpgraded metallurgisch siliconTransparante geleidersToename gebruik dunne-filmEncapsulatie voor roll-to-rollHoogefficiënte materialen voor niet-loodrechte lichtinvalGoedkopere materialen voor concentratorsOpkomst OPVGebruik minder schaarse elementen Reductie gebruik van zilver en andere materialenCZTS als alternatief voor SIGSPlastic substratenNanotechnologieReinigen van zand tot siliciumDroogtechnologie voor cellen (geen chemicaliën)Bij lage temperatuur verwerkbare materialenGebruik zuivere chemicaliënRecyclebare materialenGoedkoop galliumarsenideGebruik plasmoneffecten voor lichtinkoppelingRecyclebare materialen
69
5.4 Celtechnologie
Wij verdelen celtechnologieën onder in:
1. Wafer-type silicium (Si) zonnecellen
2. Dunne film (Si, CIGS, CdTe, OPV, DSC)
3. III-IV cellen (GaAs, InP)
Wafer-typezsiliciumz(Si)zzonnecellen
In boardroomsessies noemden regionale betrokkenen uit de wereld van
industrie en onderzoek de volgende trends en aanknopingspunten in de
ontwikkeling van kristallijn siliciumtechnologie:
z Achterzijde cel- en moduletechnologie,
z N-type absorbers,
z Open achterzijde devices,
z Heterojuncties,
z Nieuwe (zilvervrije) device architecturen,
z Verhoogd rendement,
z Dunne wafers (80 – 100 µm),
z Ketenintegratie,
z Wafering,
z Productie yield verbetering,
z Dunne wafers met geavanceerd licht management
d.m.v. fotonische en plasmonische structuren,
z Spectrum conversie,
z All-silicon tandems.
Dunnefilm-technologieën
Het rendement van dunnefilm-technologieën is tot nu toe een paar pro-
cent lager dan dat bij kristallijn silicium. Door de voorspelde lagere kost-
prijs per Wp kunnen deze technologieën echter toch concurrerend zijn,
zeker als naast celkosten rekening wordt gehouden met overige systeem-
kosten (zoals bekabeling, inverter, draagconstructie). Voor dunnefilm-
technologie gelden in het algemeen de volgende aandachtspunten:
z Algemene toename in productievolume en cel-efficiëntie,
z Integratie van cellen en modules,
z Kostenreductie,
z Efficiëntieverhoging,
z Implementatie van foton management,
z Procesintegratie in combinatie met systeem makers,
z Groene processen/recycling.
70
DunnezfilmzSilicium
Dunne film Silicium is een verzamelnaam, waarbij amorf silicium
(a-Si), microkristallijn silicium, tandems en 'dikke' film silicium op
goedkope substraten de belangrijkste technologieën zijn. Als substraat
zijn onder meer glas, staalfolie en kunststoffolie in productie en in
ontwikkeling. Het relatief lage rendement van enkellaags dunne film
silicium is een belangrijk aandachtspunt. Tandem- of meerlaags devices
waarin meerdere dunne siliciumlagen met verschillende eigenschappen
worden gestapeld, bieden hierbij mogelijkheden. Positief voor roll-to-roll
lichtgewicht producten zijn de ruime mogelijkheden tot integratie in
bouwproducten. Lastig hierbij is dat de bouw een conservatieve sector is
met per land verschillende regelgeving en maatvoering. Aandachtspun-
ten kunnen worden samengevat als:
z Ontwikkeling tandem en meerlaags devices,
z Stap naar roll-to-roll processing,
z Technologie voor “dik” silicium op goedkope substraten,
z Productintegratie.
CIGS
Kenmerkend voor CIGS is het grote aantal mogelijkheden, zowel in
materialen als in productietechnologie. Er is nog weinig standaard
apparatuur. Het hoogst bereikte rendement op labschaal is net iets meer
dan 20%. De voor dit record gebruikte technologie is echter moeilijk te
vertalen naar goedkope massaproductie. Vacuümprocessen zoals co-eva-
poratie en sputteren zijn de meest gebruikte technieken. Er zijn verschil-
lende procesroutes mogelijk, bijvoorbeeld door te starten met elementair
Cu, In, Ga, Se of door uit te gaan van verbindingen als CuSex, InSex,
etc. Ook nano-inkten als materiaalbron worden met toenemend suc-
ces onderzocht. Verdeling van de elementen in de laag, junctievorming,
kristallisatie en hechting spelen een cruciale rol. Meestal wordt glas als
substraat gebruikt, echter ook flexibele folies (staal, koper, titaan, kunst-
stof) worden industrieel toegepast. Er bestaat de mogelijkheid om geen
gallium (Ga) in de cel te verwerken en het selenium (Se) te vervangen
door zwavel (S): CIS. Voor de transparante geleidende elektrode (TCO)
wordt meestal aluminium-gedoteerd zinkoxide (ZnO:Al) gebruikt. Van-
wege de vochtgevoeligheid stelt dit extra eisen aan de encapsulatie. De
belangrijkste aandachtspunten voor deze sterk opkomende technologie
zijn:
z Reproduceerbaarheid en uniformiteit
z Roll-to-roll processing,
z Opschaling,
71
z Procescontrole/standaardisatie,
z Vervanging vacuümprocesstappen,
z Compleet geprinte cellen,
z Encapsulatie,
z Levensduur.
CdTe
De CdTe (cadmium-telluride) technologie wordt momenteel gedomi-
neerd door First Solar. Het grote succes van First Solar met CdTe is te
danken aan de eenvoud van het proces, de lage capex, en de strategie om
op te schalen door exact te kopieren (standaardisatie). In vergelijking
met CIGS is de vorming van de halfgeleider chemisch eenvoudiger, al
wordt de depositie gevolgd door een moeilijke nabehandeling met gas-
vormig CdCl2 ter bevordering van de materiaalkwaliteit. Toch zijn er ook
probleempunten, zoals de lastige contactering op de achterzijde. Door
stapsgewijze verbeteringen zijn de productiekosten al sterk teruggebracht.
De focuspunten komen overeen met die van CIGS:
z Opschaling (marktleider First Solar is hier al heel ver mee),
z Procescontrole/standaardisatie,
z Vervanging gasfase en vacuümprocesstappen,met
name CdCl2 nabehandeling,
z Compleet geprinte cellen,
z Roll-to-roll processing.
OPV
Bij OPV (organische PV) is roll-to-roll productie op plastic folies vanaf
het begin duidelijk de doelstelling geweest. Daarnaast ligt er een focus
op het sterk groene karakter van de technologie (productietechnieken,
recycling). In de loop der jaren zijn rendement en stabiliteit van labora-
toriumdevices gestaag toegenomen, maar OPV blijft op deze terreinen
nog duidelijk achter bij andere PV-technologie. Toch worden de eerste
consumentenproducten met OPV al op de markt gebracht, door bijvoor-
beeld Konarka. Voor gebruik in grootschalige elektriciteitsproductie is er
echter nog veel ontwikkeling nodig. De belangrijkste aandachtspunten
zijn:
z Roll-to-roll processing,
z Extreem lichte cellen/modules,
z Licht trapping,
z Levensduurverbetering,
z Verminderde afhankelijkheid van ITO als TCO,
z Compleet geprinte cellen.
72
DSC
De DSC (dye-sensitized) zonneceltechnologie bevindt zich qua ontwik-
keling op de overgang van laboratorium naar commerciële productie.
Het unique selling point van DSC ten opzichte van andere technologieën
is de vrijheid in vormgeving ten aanzien van kleur en design. Er worden
producten ontwikkeld op glas, maar er zijn ook flexibele, lichtgewicht
producten op de consumentenmarkt (als opstap naar grootschalige pro-
ductie). Specifieke aandachtspunten zijn:
z Opschaling,
z Flexibele substraten,
z Ontwikkeling niet-vacuümprocessen.
III-V:zGaAs,zInP
De III-V zonnecellen, waarvan GaAs en InP de belangrijkste voorbeelden
zijn, zijn sterk in opkomst voor concentratortoepassingen. Nederland
heeft zich ook op dit gebied een positie verworven. III-V technologie in
combinatie met concentrators geeft veruit de hoogste rendementen van
alle PV technologieën. Dit spreekt tot de verbeelding van onderzoekers,
ontwerpers en uitvinders, en triggert vele toepassingsgerichte ontwikke-
lingen. Maar de praktijk blijkt vooralsnog weerbarstig. Door de hoge kos-
ten van III-V zonnecellen kunnen zij eigenlijk alleen in de ruimtevaart
en op de concentratormarkt worden toegepast. Concentrators vereisen
een directe instraling van licht, met als gevolg dat er alleen in zuidelijke
streken voldoende mogelijkheden zijn. Daarbij moet vrij nauwkeurig de
zon worden gevolgd. Voor optische, PV-en trackercomponenten moet
productieapparatuurontwikkeld worden en van standaardisatie is nog
geen sprake. Iedere partij ontwikkelt momenteel zijn eigen concentrator-
technologie. Als de problemen op het gebied van productietechnologie,
kosten en tracking opgelost kunnen worden, belooft de III-V een van
de belangrijkste kandidaten te worden voor grootschalige plannen om
zonne-energie in woestijnen te oogsten, en voor lokaal gebruik op plaat-
sen met veel (directe) zonne-instraling.
73
0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
Nieuwe (oppervlakte) passiverende lagenIntegratie van cel en moduleMulti-junctie cellenEenvoudige integratie in modulesAchterzijdecontactcellenAluminiumoxide als passivatielaagToename dunne-filmAchterzijdecontactcellen in modulesHogere celefficiëntieOptimalisatie van schakeling cellen (op moduleniveau)Gebruik n-type siliciumGebruik van dunner silicium Ribbon-Growth-on-Substrate waferLichopsluitingMetal Wrap Through cellenHeterojunctie in kristallijn siliciumcellenCadmiumtellurideZilvervrije cellenEmitter Wrap Through cellenExtreem lichte cellen en modules (OPV)Combinatie van conventionele en dunne-film technologieTandemcellen OPVHalfgeleidertechnologie voor complexe cellenGeprinte zonnecellen en -modulesLow-Impact metallisatieOpkomst fotonmanagementtechnologieIII-V-cellenDikke film siliciumEpitaxiaal silicium
Celtechnologie:zrankingztechnologie-aspecten
In een boardroomsessie hebben betrokkenen technologische aspecten
geïdentificeerd en op hun relatieve belang gerangschikt (figuur 34).
Figuur 34: Beoordeling aspecten van celtechnologie.
De passivatielaag voor Si-wafer zonnecellen wordt gezien als een belang-
rijk aandachtspunt. Daarnaast is er ook veel interesse voor de problema-
tiek rondom de cel-module integratie en mogelijkheden met betrekking
tot multi-junction/tandem cellen. Van de specifieke celtypen is er veel
aandacht voor de back contact cel. Ook de sterke opkomst van dunne
film-celtechnologie scoort hoog.
5.5 Productietechnologie
Naast doorontwikkeling van bestaande productietechnologieën is ook de
ontwikkeling van innovatieve procestechnologie van groot belang. Deze
moet leiden tot effectievere en verder opschaalbare productieconcepten,
procesbeheersing en automatisering.
74
Si-waferz(1ezgeneratie)
Vanuit het oogpunt van productietechnologie is er duidelijk veel inte-
resse voor silicium. De volgende thema’s spelen een rol:
z Silicium smelten
Voor de productie van wafer-type silicium zonnecellen wordt
momenteel silicium van zeer hoge kwaliteit gebruikt. Gezien de
beschikbaarheid en de hoge kostprijs van deze grondstof wordt er
gewerkt aan:
- Verwerken van lagere kwaliteit Si, zoals upgraded metallurgisch Si
(UMG).
- Produceren van Si vanuit zuivere bronnen en SiO2 (zand).
- Betere procesbeheersing; modelmatig begrip van het smeltproces
en sensoren.
z Waferproductie
Momenteel worden wafers geproduceerd door het verzagen van
ingots. Deze ingots worden geproduceerd door gesmolten silicium
gecontroleerd te laten kristalliseren. Typische nadelen van deze
methodiek zijn het batchkarakter van het proces en de grote materi-
aalverliezen die optreden bij het verzagen van de ingot (door zaagver-
liezen en waferbreuk). Actuele ontwikkelingen zijn:
- Direct produceren van silicium wafers/sheets op een al dan niet
tijdelijke ondergrond door bijvoorbeeld gebruik te maken van:
- Ribbon Growth on Substrate (RGS): direct gieten van wafers
uit gesmolten Si
- Printen: vervaardigen van wafers door met Si-inkt, gebruik
makend van innovatieve printtechnologie.
- Epitaxy: groeien mono-kristallijnelaag op mono-kristallijn
substraat en lift-off.
- Verticaal trekken van silicium sheet uit de smelt
- Octagon proces van RWE Schott
- String ribbon (bijvoorbeeld Evergreen Solar)
- Laten groeien van een dunne laag hoge kwaliteit c-Si op een Si of
ander (keramisch) substraat van lage kwaliteit.
- Bestuderen van kristallisatiegedrag, dotering en defect
engineering.
- Lage temperatuur sinteren.
- Continue productie in plaats van batch.
- Productie van grotere (>300 mm) en dunnere wafers (<100 µm).
- Gebruik van lagere kwaliteit Si
- Elektromagnetische casting
- Gebruik van diamant voor draadzagen
- Klieven.
75
Figuur 36. String ribbon proces van Evergreen Solar
Er wordt een aantal technologieën onderzocht waarmee wafers direct
van een ingot worden gescheiden, zodat verlies van silicium door het
zaagproces wordt voorkómen. De belangrijkste van deze technologieën is
implantatie met waterstof, maar ook laserprocessen worden onderzocht.
Het voordeel van zulke technologieën is niet alleen het voorkomen van
zaagverlies, maar ook de mogelijkheid dunnere siliciumwafers te produ-
ceren, in de orde van 20-50 µm (vergelijk de huidige industriestandaard
ca. 170 - 210 µm).
z Wafer handling
Mede om de huidige problemen met waferbreuk tijdens het PV
productieproces sterk te verminderen wordt er veel aandacht besteed
aan:
- Het scheiden van dunne wafers van een stack.
- Het manipuleren van wafers:
- bij hoge temperatuur en onder vacuüm condities,
- met behulp van luchtlagering in plaats van mechanisch,
- met een dikte <100 µm,
- bij toenemende productiesnelheid.
- Het terugbrengen van het aantal handling stappen, bijvoorbeeld
door sommige processtappen pas toe te passen als de wafers al in
modulevorm zijn samengevoegd
Figuur 35. Printen van silicium nanoinkten op Si-wafers zorgt voor voor rendements-verbetering die ook dunnere silicium zonne-cellen mogelijk maakt. Links: Innovalight module met ruim 1% absolute rendements-verbetering. Rechts: de daarbij gebruikte inktjet-printapparatuur van OTB Solar, 2009.
Figuur 37.Ribbon Growth on Substrate van Sunergy
76
Textureringz(allezgeneraties)
Oppervlaktetexturering van één of meerdere lagen kan worden uitge-
voerd om het rendement te verhogen (bv. verbeteren lichtinvang, opper-
vlaktevergroting) of om functionaliteit toe te voegen (bv. zelfreinigende
structuren, esthetische waarde, hechting). Bij de Si-wafer zonnecel
gebeurt dit doorgaans door de wafer te etsen in een HF/HNO3 of KOH
etsbad.
Veel onderzoek en ontwikkeling worden gedaan naar fotonische en
plasmonische structuren, die voor of na de vorming van de zonnecel
kunnen worden aangebracht om lichtinvang en weglengte van het licht
door het materiaal te verbeteren. Hiervoor kan gebruik worden gemaakt
van textuur en van antireflectiecoatings. Deze laatste kunnen binnen de
module worden aangebracht (bijv. opkristallijn silicium wafers) of bui-
ten op de module. In het laatste geval moeten er strenge eisen worden
gesteld aan levensduur, krasvastheid en vuilbestendigheid van de lagen.
Voor het maken van via’s (verticale verbindingen door de wafer heen)
worden zowel natchemische etsbaden als lasers gebruikt. Voor dunne
film PV worden vaak laser en mechanische scribe technieken gebruikt
om het gedeponeerde zonnecelmateriaal in afzonderlijke cellen te verde-
len. Verdere ontwikkelingen zijn:
z Doorontwikkelen van huidige technologie.
z Vervanging van nat etsen door droge etsprocessen.
z Technologie voor het maken, metalliseren
(MWT) en doteren (EWT) van via’s.
z Nieuwe technologieën, zoals nanoimprint,
injection molding of plasmabehandeling.
z Texturering van samengestelde (dunne) laagstructuren
door middel van lasers (optimalisering van toegepaste
golflengte en pulsduur van het laserlicht).
z Schaalvergroting van de productie zodat grote
oppervlakken snel behandeld kunnen worden.
z Patroonmatig aanbrengen van structuren.
z Schaalverkleining van de te produceren
structuren, zelfs tot nanometerschaal.
z Productie van nanowires (om lichtinvang te verbeteren).
Substraatreinigingz(allezgeneraties)
Voor het reinigen en prepareren van substraten worden veelal technie-
ken gebruikt die zijn ontwikkeld voor andere toepassingen, zoals vlak-
glaswassers (glasindustrie) en natte etsbaden (Semicon). Technologie-
ontwikkeling vindt plaats op het gebied van:
Figuur 38. Helios CIS scriber van 4Pico voor texturering van dunne film CIGS PV cellen
77
z Reinigen van nieuwe (flexibele) substraatmaterialen, zoals metaal
en kunststof, en substraten waarop al een coating is aangebracht.
z Combineren van reinigings- en structureringstechnieken.
z Non-contact methoden: substraatbreuk voorkomen
zoals plasma reinigen en droog HF etsen.
z Continue processing in plaats van als batch.
z Roll-to-roll reinigingstechnologie.
Doterenz(1ezgeneratie)
Wil silicium stroom kunnen leveren, dan moet het materiaal gedoteerd
zijn. Normaal gesproken wordt tijdens de ingotproductie het chemische
element boor aan de smelt toegevoegd om p-type geleiding te bewerkstel-
ligen. Na het zagen van de wafers en het structureren van het oppervlak
wordt de halfgeleiderjunctie gemaakt met een n-type dotering. Door-
gaans gebeurt dit door een laag fosforhoudend materiaal op de wafer
aan te brengen, meestal met een spray gebaseerd op fosforzuur. Andere
mogelijkheden zijn APCVD van een fosforglas, of fosforglasvorming
met POCl3. Vervolgens diffundeert het fosfor vanuit het fosforglas over
een kleine afstand de wafer in. Batchprocessen leveren tot nu toe een
hoger rendement. Door de sector worden de volgende ontwikkelgebieden
genoemd:
z Overstappen van p-type dotering naar n-type dotering
van wafers. In het boven beschreven proces moet
fosfor dan vervangen worden door boor.
z Vervanging van het sprayproces door een
atmosferisch proces zoals APCVD.
z Heterojunctie formatie. Dit is een lage-temperatuurproces met
hoge rendementen. Mogelijke kandidaten zijn voornamelijk
PECVD en wellicht ook inkjet, laser en hotwire technologie.
z Kiezen voor een ander diffusieproces, bijvoorbeeld
met behulp van plasma of (ionen) implantatie.
z Gepatroneerde diffusie voor cellen met hoger rendement
en elektrische contacten aan de achterzijde.
Passiverenz(1ezgeneratie)
De functie van de passivatielaag is het verminderen van de kans dat
elektronen en gaten recombineren voordat ze bijdragen aan energie-
opwekking. Met een passivatielaag kan met andere woorden het cel-
rendement worden verhoogd. Naast het aanbrengen van lagen op het
oppervlak van de Si-wafer (oppervlaktepassivatie) wordt er ook vaak
voor gekozen om waterstofatomen met een warmtebehandeling de wafer
in te laten diffunderen (bulk passivatie).Veelal worden a-Si, en waterstof
78
rijk SiNx en/of SiOx gebruikt als materiaal. Recent is echter ontdekt
dat passivatie ook heel goed mogelijk is met een zeer dunne laag Al2O3.
Ook gedoteerde lagen aan voor- en achterzijde en bij de contacten spelen
hierbij een belangrijke rol. Naast algemene thema’s zoals die hieronder
bij depositie besproken worden richt de ontwikkeling zich op:
z Andere depositiemethoden dan de gangbare
vacuümdepositie, zoals Atomic Layer Deposition.
z Depositietechniek voor het aanbrengen van andere
SiCxOy en SiOxNy materialen, en voor het aanbrengen
van stapelingen van verschillende lagen.
z Lage temperatuur bulk passivatie.
z Heterojunctie zonnecellen.
Depositiez(allezgeneraties)
Met depositie wordt hier zowel het deponeren van verschillende lagen
(geleiders, actieve lagen, transparante elektroden, barrièrelagen, enz.) als
van elektrisch geleidende structuren bedoeld. Om een complete zonnecel
te maken zijn meestal meerdere depositietechnieken nodig. Voor de Si-
wafer zonnecel zijn gangbare productiestappen al goed doorontwikkeld.
Voor de dunne film PV is dat nog niet het geval. Algemene ontwikkel-
trends binnen dit thema hebben betrekking op:
z Depositietechnologie voor verschillende (nieuwe) materialen.
z Depositie op vlakke en op 3D structuren, zowel rigide als flexibel.
z Depositie op verschillende substraatmaterialen, zoals
glas, metaal, kunststof, Si, coatings, etc.
z Gepatroneerde depositie.
z Depositie van dunne (<1 µm) uniforme lagen,
zowel vlak als (nano)gestructureerd.
z Milieuvriendelijke depositietechnologie.
Technologieën die in de huidige PV-productie van belang zijn, of waar-
van men verwacht dat ze aan belang zullen winnen, zijn:
z Gasfase depositie
- Atomic Layer Deposition (ALD). Hiermee kunnen lagen epitaxiaal
(laag voor laag) gegroeid worden. Het belangrijkste aandachtspunt
is het verhogen van de depositiesnelheid.
- Chemical Vapor Deposition (CVD): Hoge-temperatuurtechnologie
waarbij het substraat wordt blootgesteld aan een chemische damp
van precursoren. De depositie is het resultaat van een chemische
reactie aan het oppervlak.
79
- Physical Vapor Deposition (PVD). Vacuümtechnologie waarbij
het substraat wordt blootgesteld aan een damp van gecondenseerd
basismateriaal. In tegenstelling tot CVD is de depositie hier het
gevolg van fysische processen. Bekende PVD technologieën zijn:
sputteren, gepulste laserdepositie en evaporatie.
Naast de algemene ontwikkel trends is onderzoek hier vooral gericht
op het gebruik van andere dan de standaardcondities, zoals bij atmo-
sferische druk (AP), bij lage druk (LP) of met behulp van een plasma
(PE).
z Chemische depositie
- Elektrochemie: depositie van materialen onder invloed van
een elektrische stroom. Voorbeelden: Redox, elektro-platen,
galvaniseren en elektro-depositie.
- Natchemische technologie: depositie van materialen door ze
te dompelen in een chemische vloeistof. Voorbeelden: sol-gel,
ionische vloeistoffen en chemisch bad depositie (CBD).
Er is brede interesse voor opschaling, zorgvuldig en zuinig chemicaliën-
gebruik, minimalisering van gevaarlijke stoffen en on-site recycling.
z Printen
Voor opschaling en productievergroting moet printtechnologie verder
worden ontwikkeld. Een ideaalbeeld voor dunne film zonnecelpro-
ductie het printen van alle lagen waaruit de zonnecel is opgebouwd.
Een compleet roll-to-roll productieproces zou dan mogelijk zijn. Zo
goed als alle bekende print- en druktechnologieën worden onder-
zocht op hun toepasbaarheid voor zonnecelproductie: inktjet, zeef-
druk, rotary screen, spin blade, stencil, embossing, µ-contact, etc.
Ontwikkelingen hebben betrekking op:
- Printtechnologie voor verschillende zonnecel-absorptiematerialen.
- Printtechnologie in combinatie met sintertechnologie om de
eigenschappen van de geprinte lagen te optimaliseren (vooral
belangrijk voor geleidende structuren).
- Technologieontwikkeling om koper of aluminium (in plaats van
zilver) te printen.
- Het printen van hoge aspectratio geleiders (nodig om minimale
oppervlaktebedekking te combineren met minimale elektrische
weerstand, en dus optimaal rendement).
- Vervanging voor screenprinten.
- Gepatroneerde depositie, zeker op kleine dimensies.
- Opschaling en uniformiteit (in sommige gevallen nanometer
uniformiteit vereist op meer dan een meter breed).
80
Modulevormingz(allezgeneraties)
Hieronder wordt zowel het elektrisch contacteren van de cellen verstaan
als het verder verwerken van cellen tot modules.
z Contacteren
Om modules te produceren moeten er elektrische aansluitingen
gemaakt worden. Voor dunne film zonnecellen gebeurt dit door
(laser en mechanisch) scriben van de verschillende lagen, het aan-
brengen van busbars door screenprinten of ultrasoon lassen, en het
aansluiten van een junction box. Voor Si-wafer zonnecellen gebeurt
het contacteren door het screenprinten van elektrische geleiders en
busbars op de wafer die vervolgens met geleidende ribbons doorver-
bonden worden (lijmen of solderen). Deze methodieken zijn in veel
gevallen niet ideaal. Vandaar ook dat er naar verdere ontwikkelingen
en alternatieven gekeken wordt:
- Vervanging van mechanische scribestappen door laserscriben
(betere patroondefinitie).
- Nieuwe contacteertechnieken gebaseerd op het gebruik van andere
materialen (vervanging van zilver door aluminium en koper).
- Nieuwe celontwerpen met andere connectieschema’s, zoals de
back contact cells van ECN.
- Metaaldepositietechnologie
- Isolatie voor achterzijde contacttechnologie.
z Encapsuleren
Om de cel of module te beschermen tegen chemische en fysische
invloeden van de buitenwereld, en voor mechanische stevigheid,
worden de cellen geëncapsuleerd. Voor de meeste zonnecellen bete-
kent dit dat ze tussen twee barrièrematerialen (van bijvoorbeeld
glas of kunststof) worden gelamineerd. Maar als het substraat een
goede en voldoende stevige barrière vormt, kan worden volstaan met
het aanbrengen van een front cover. Tussen de verschillende lagen
wordt vaak een polymeerlaag (EVA, PVB, butyl, etc.) aangebracht
die moet zorgen voor hermetische afsluiting van de module. Bestand
zijn tegen UV licht is ook een belangrijk eis, waaraan soms lastig kan
worden voldaan. Een typisch encapsulatieproces maakt gebruik van
verhoogde temperatuur, lage druk en het uitoefenen van druk. Veel
van de gebruikte lamineer- en encapsulatietechniek is afkomstig uit
andere technische disciplines zoals de productie van veiligheidsglas.
Nieuwe ontwikkelingen hebben betrekking op:
- Het encapsuleren van flexibele zonnecellen, compatibel met roll-
to-roll (R2R).
81
- Techniek om dunne folies of rechtstreeks aangebrachte
barrièrelagen als encapsulatiemateriaal te kunnen gebruiken
(eventueel meerdere lagen).
- Het ingieten van cellen in een geschikte epoxy/hars zodat
encapsulatie overbodig wordt.
In het ideale geval zou een zonnecel zó bestand zijn tegen mechanische,
chemische en fysische invloeden dat encapsulatie helemaal niet nodig is.
Dan moet er ook nog rekening worden gehouden met veiligheidseisen.
Zonnepanelen zijn elektrische apparaten die moeten voldoen aan de
zogenaamde Class II norm. Dit betekent onder andere dat de (elek-
trische) inhoud dubbel geïsoleerd moet zijn ten opzichte van de bui-
tenwereld. Encapsulatiematerialen moeten daarom niet alleen isole-
ren, maar ook voldoende homogeen zijn, wat hoge eisen stelt aan de
productiekwaliteit.
Productietechnologie:zrankingz
Er zijn drie technologieën die er uitspringen: encapsuleren, passiveren en
printen. Daarnaast is er ook nog veel aandacht voor gasvormige depo-
sitie, wafervorming en textureren. Deze uitkomst is geheel in overeen-
stemming met de ontwikkelingsinspanning die in Nederland op deze
gebieden wordt geleverd.
Figuur 39: Beoordeling aspecten van productietechnologie.
0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
EncapsulerenPassiveren
PrintenGasfase deponeren
WafervormingTexturerenVerbinden
DoterenInspecterenLamineren
R-t-R substraat handlingPositioneren
Silicium kristalliserenActiveren
Substraat reinigenWarmtebehandelen
ZeefdrukkenScriben
NanodeponerenNatchemisch deponeren
Silicium smeltenScheiden
HerwinnenMalen
9,0
82
5.6 Productietechnologie: globale ontwikkelingen
Roll-to-rollzproductie
Een belangrijk alternatief voor de huidige batch- of in-line processing
van zonnecellen en –panelen is de zogenaamde roll-to-roll processing.
Doel daarvan is om processtappen met grote snelheid uit te voeren op
een flexibel substraat, bij voorkeur niet in vacuüm. Bij doorvoersnel-
heden van enkele meters per minuut kan een productielijn een aantal
vierkante kilometers zonnecel per jaar produceren. De uitdagingen zijn:
z een productkwaliteit te krijgen die de kwaliteit
bij andere processen benadert
z alle processen roll-to-roll kunnen uitvoeren.
De positie van roll-to-roll processing ten opzichte van andere grootscha-
lige productiemethoden zal vooral door deze aspecten worden bepaald.
Overigens zal er in alle gevallen een markt voor flexibele roll-to-roll
producten ontstaan omdat de er unieke toepassingsmogelijkheden zijn.
Om roll-to-roll processing op grote schaal te kunnen gebruiken moet
er nog een flink aantal problemen opgelost worden. Systeemkennis en
materiaal- en depositietechnologie moeten worden ontwikkeld, evenals
in-line inspectietools en oplossingen voor problemen van overlay (uitlij-
ning) en patronering.
Ontwikkeling van roll-to-roll technologie vindt vooral plaats in het
kader van onderzoek naar OPV, a-Si en CIGS, maar ook fabrikanten van
andere dunne film technologieën bekijken de mogelijkheden. De eerste
dunne film fabrikanten zijn begonnen met roll-to-roll zonnecelpro-
ductie, maar het is nog lang niet duidelijk wat de optimale technologie
zal zijn. Deze zal in elk geval producten mogelijk maken voor speciale
nichetoepassingen.
Kansenzvoorzdezindustrie
z Ontwikkelen van de benodigde roll-to-
roll apparatuur en procesbeheersing.
z Voor materiaal ontwikkeling (met name ook substraten).
z Innovatie op het gebied van depositietechnologie
op flexibele substraten.
83
Recyclingz
Technologie om zonnecellen, modules en systemen te recyclen is nog
maar mondjesmaat voor handen. Toch zal het over een aantal jaren
nodig zijn om te gaan recyclen, niet alleen vanwege de milieubelasting,
maar ook vanwege het terugwinnen van zeldzame en dure materialen.
Het onderwerp is nog geheel in de researchfase. Er wordt zowel gekeken
naar scheiding van de verschillende zonnecellagen om die individueel
te recyclen, als naar het tot poeder malen van de complete module om
daarna stoffen terug te winnen. Naast technologieontwikkeling vindt er
discussie plaats over benodigde wetgeving en logistiek management. First
Solar heeft voor zijn CdTe modules een recycleproces ontwikkeld.
Kansenzvoorzdezindustrie
Alleen kennisinstellingen zijn in de regio bezig met dit onderwerp. Er
zijn echter grote kansen, omdat het gaat om een enorm volume. Ont-
wikkelactiviteiten op dit gebied moeten zeker worden gestimuleerd.
ProcesbeheersingzinzdezPVzindustriez
Procesbeheersing is van essentieel belang voor de noodzakelijke efficiën-
tieslagen in de productie van zonnecellen en modules. Vanwege nauwe
procesconditiemarges, toenemende productiesnelheid en grote waar-
detoevoeging tijdens het productieproces wordt de roep voor adequate
inspectietechnologie steeds groter.
Kansenzvoorzdezindustrie:
Momenteel is inspectietechnologie, als deze al voorhanden is, vaak erg
duur. Controle vindt bovendien meestal plaats op een enkel punt, niet
over het hele oppervlak. Continue processing is soms ook niet mogelijk
omdat de samplesnelheid van de technologie te laag is. Op het gebied
van inspectietechnologie, en dan vooral in-line inspectie, is dus nog
een groot aantal ontwikkelingen noodzakelijk en te verwachten. Grote
oppervlakten, opgebouwd uit verschillende dunne materialen, moeten
geïnspecteerd kunnen worden bij steeds hoger wordende doorloopsnel-
heden. De problematiek is nog groter voor inspectie van folies door
de grotere variatie in plaatsafhankelijkheid als gevolg van het flexibele
karakter van het substraat. Inspectie bij roll-to-roll productie en trou-
wens ook bij wafer-type siliciumcellenmoet dus nog sterk worden ont-
wikkeld. Belangrijke thema’s zijn:
z Wat er gecontroleerd moet worden, zoals: laagdikte,
uniformiteit, geleiding, oppervlaktestructuur,
chemische samenstelling, transmissie, breuk, defecten,
paneelconstructie, contactering, scribe performance, etc.
84
z Welke technologie er gebruikt kan worden, zoals:
elektronluminescentie, fotoluminescentie, ellipsometrie, ultrasoon
geluid, optisch en elektrische metingen, infrarood, UV, etc.
Specifiek voor Si-wafer celtechnologie geeft tabel 14 een overzicht van te
verwachten ontwikkelingen.
Tabel 14: Toekomstige ontwikkelingen bij PV-cellen op basis van Si-wafers.
5.7 Systeemtechnologie
Het verwerken van individuele cellen en/of modules in complete PV sys-
temen is een belangrijke schakel in de totale PV-keten. Zonder efficiënte
en adequate integratie kan PV niet op grote schaal worden toegepast.
Maar er moet aan systeemtechnologie nog veel werk worden verzet. De
manier waarop een module wordt gefabriceerd, en geïntegreerd in een
compleet energieleverend systeem is mede afhankelijk van lokale fac-
toren als regelgeving, bouwverordeningen, esthetische verwachtingen,
Applicatie Processtap Huidige principes Toekomstige ontwikkelingen
Uitdagingen
Tracking & tracing Gehele proces, van ingot tot module
OCR, barcode, 2D codes Verkleinen codes,identificatie o.b.v. eigen structuur
Microcodes,voorkomen degradatiecodes door de verschillende pro-cesstappen,unieke identificatie op basis van textuur
Geometrie wafer (omtrek)
Gehele proces 2D vision, wegen, profi-lometrie
Nauwkeurigheid,Snelheid
Emiter laag weerstand / homogeniteit
Emiter diffusie 4-point probe, Hall metingen
Nauwkeurigheid, snelheid
Verbetering meetmethode, classificeren fouten, inline meting
Lasersnijden Edge cutting 2D vision 3D meten Inline 3D meting
Geometrie metaallaag
Metallisatie boven- en onder-zijde
2D vision Nauwkeurigheid, snelheid, 3D
Inline 3D meting
Laagmeting Textureren, ARC
Reflectiemeting, ellipsometrie, 2D vision
Snelheid, hogere resolutie
Inline ellipsometrie
Breuk/ insluitsel controle
Gehele proces Elektro- en fotolumines-centie, ultrasoon,IR transmissie
Nauwkeurigheid, snelheid
Betrouwbaar detecteren van microcracks
Uitlijning Modulevorming 2D vision
Celkoppeling Modulevorming 2D vision,elektro- en fotolumines-centie
Snelheid, nauwkeurigheid
Betere classificatie foutsoorten
Efficiency voorspelling
Vooraan in proces Elektro- en fotolumines-centie, oppervlaktebehande-lingen die gewenste kenmerken zichtbaar maken
Betrouwbaarheid Vinden van oppervlaktebehan-delingen die geen invloed hebben op kwaliteit en proces
85
milieueisen en financieringswijzen. Naast efficiënte, internationaal
toepasbare standaardoplossingen moeten ook op maat gesneden totaal-
oplossingen worden ontwikkeld voor specifieke regio’s en marktniches.
Binnen het onderwerp systeemtechnologie zijn de belangrijkste aspecten:
integratie, netkoppeling, kosten en techniek.
Integratie
PV zal een grote invloed gaan hebben op straatbeeld en landschap, zeker
in dichtbevolkte gebieden als Nederland. Zeer grote oppervlakken zullen
bedekt gaan worden met zonnecellen. PV wordt nu nog algemeen geac-
cepteerd; er moet worden gewaakt voor het ontstaan van een “not in
my back yard” houding, zoals nu te merken is bij grote windturbines en
windparken. Maar door slim ontwerp kan PV zowel adequaat als esthe-
tisch verantwoord worden ingepast. Grootschalige energie-opwekking zal
vooral kunnen plaats vinden in de gebouwde omgeving (huizen, kan-
toren, bedrijfsgebouwen), op infrastructuur (wegen incl. viaducten en
geluidschermen, spoorwegen, dijken, etc.) en in zonnecentrales (was-
telands, woestijnen en andere oppervlakken). Bij een inventieve aanpak
van integratievraagstukkenmoeten ook grote hoeveelheden PV-oppervlak
zó kunnen worden aangelegd dat deze niet als storend of belemmerend
worden ervaren. Beter nog is functionele integratie van PV in zonwering
of decoratie, of als architectonische bouwsteen. Belangrijke aandachts-
punten zijn:
z Uitvoeringswijze van modules
- Uiterlijke aspecten als kleur, patroon, vormvrijheid
- Minder manuren per vierkante meter voor bevestiging en
integratie
- Hanteerbaarheid (gewicht, afmeting) en robuustheid
- Veiligheid (brandveiligheid, weerbestendigheid,
vandaalbestendigheid)
- Milieu-aspecten en duurzaamheid (design for disassembly)
z Optimalisatie lichtinvangst
- Materialen voor verhoogde lichttoetreding
- Dynamische zon-volgsystemen
- Concentrator PV en lichttransport
- Managen van schaduwwerking, verontreiniging en lokale
defecten.
z Standaardisering van elektrische integratie
(conversie, netkoppeling, bemetering)
z Combinatie van zonthermische en PV energieopwekking
(zeker in de gebouwde omgeving).
z Functie-integratie: opwekking, opslag, verlichting.
86
Netkoppeling
De elektrische link tussen zonnepanelen en omgeving wordt gevormd
door de inverter. Deze elektronica kan nog sterk worden verbeterd: de
kostprijs moet omlaag, betrouwbaarheid en vooral levensduur moeten
verder omhoog. De levensduur van de huidige inverters blijft nog vér
achter bij die van de panelen, de uitdaging is dus vooral levensduurver-
lenging en kostprijsverlaging tegelijkertijd.
Een ander belangrijk onderzoeksgebied is de tijdelijke opslag van opge-
wekte energie. In autonome systemen is opslag meestal essentieel, in
netgekoppelde systemen kan opslag de waarde van de opgewekte energie
verhogen, omdat die dan uitgesteld geleverd kan worden op momenten
van maximale vraag. Op lange termijn is opslag waarschijnlijk nood-
zakelijk om PV zeer grootschalig te kunnen toepassen. De belangrijkste
mogelijkheden die op dit gebied worden onderzocht zijn ontwikkeling
van efficiënte en milieuvriendelijke batterijen en accu’s, chemische
omzetting in H2, en omzetting in potentiële energie. Voor inpassing van
netgekoppelde PV-systemen is daarnaast de ontwikkeling van intelli-
gente netten belangrijk.
Kosten
Ook bij systeemtechnologie moeten de kosten worden teruggebracht. De
kosten van installatie en montage van PV systemen vormen een belang-
rijk deel van het totaal. Er wordt nog veel met de hand gedaan, en syste-
men worden vaak slechts ontworpen voor een speciale applicatie. Door
ontwikkeling van slimme integratie- en assemblagetechnieken standaar-
disatie en schaalvergroting moeten installatiekosten echter sterk kunnen
dalen. De PV-industrie heeft deze kostenreductie absoluut nodig, zeker
nu de markt snel zelfdragend (d.w.z. zonder subsidies) moet worden.
Techniek
Systeemtechnologie biedt technisch nog vele ontwikkelmogelijkheden.
De bij boardroomsessies genoemde aandachtspunten zijn divers:
z Ontwikkeling van semi-transparante PV-systemen
om bouwintegratie ondersteunen
z Flexibele systemen voor eenvoudige installatie en
vergroting van integratiemogelijkheden.
z Systemen met geïntegreerde schakeling om reverse
currents te vermijden(shadowingeffect).
z Systemen geschikt voor glastuinbouw (bv. OPV).
z Custom-made oplossingen voor duurzame gebouwen.
z Ontwikkeling van wegwerp of recyclebare PV.
z Slimme assemblage, snelle plaatsing mogelijk, ook door niet-experts.
z Slimme ideeën voor schoonmaak en onderhoud.
87
5.8 Belangrijkste doorbraken technologieontwikkelingen
Het vinden van alternatieven voor glas is duidelijk de meest belangrijke
ontwikkeling. Glas is een uitstekend materiaal, maar rigide en zwaar en
daarom niet voor alle toepassingen geschikt. Daarna volgt een cluster
van verschillende technologieën: nieuwe passivatielagen, cel-module
integratie, en encapsulatie (zowel materiaal als proces). Met uitzonde-
ring van de passivatielaag hebben deze onderwerpen alle betrekking op
efficiënte PV-integratie.
Figuur 40: Belangrijkste gewenste doorbraken in product- en procestechnologie.
Voor al deze onderwerpen is ook gekeken naar het belang van die tech-
nologie voor prestatieparameters op technisch, economisch en esthe-
tisch gebied (zie tabel 15).
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
Alternatieven voor glasNieuwe (opp) passiverende lagen
Integratie cel en moduleEncapsulation (materiaal)
Encapsuleren (proces)Goedkoper (minder zuiver) Si
Toename dunne filmBarrière lagen
Passiveren (proces)Wafervorming (proces)
Printbare materialenPrinten (proces)
Multi-junction cellsInspecteren (proces)Textureren (proces)
Gasfase deponeren (proces)
4,5
88
Kos
tprij
s
Geb
ruik
skos
ten
Ond
erho
udsk
oste
n
Eco
nom
isch
e le
vens
duur
Tim
e to
Mar
ket
Cel
effi
cien
tie
MTB
F
MTT
R
Tech
nisc
he le
vens
duur
Vorm
Cel
afm
etin
gen
Gew
icht
Kle
ur
Rec
ycle
baar
heid
Inte
grat
ie
Par
alle
l kop
pelb
aar
Afle
verk
wal
iteit
Ord
erre
spon
s
Leve
rbet
rouw
baar
heid
Volu
me
flexi
bilit
eit
Gro
ndst
of
Gasfase deponeren (proces)
Textureren (proces)
Inspecteren (proces)
Multi-junction cells
Printen (proces)
Printbare materialen
Wafer vorming (proces)
Passiveren (proces)
Barrière lagen
Toename dunne film
Goedkoper (minder zuiver) Si
Encapsuleren (proces)
Encapsulation (materiaal)
Integratie cel en module
Nieuwe (opp) passiverende lagen
Alternatieven voor glas
Laag Middel Hoog
Tabel 15: Impact per technologie op performanceparameters.
89
Belangrijkstezbeoordelingsparameters
Bij de totaalbeoordeling van PV-systemen blijkt cel-, module- en sys-
teemintegratie het belangrijkste te zijn, op korte voet gevolgd door de
kostprijs. Opmerkelijk genoeg staat kosten(reductie) niet op één, terwijl
dit toch meestal de driver van technologische ontwikkeling is. Op de
derde plaats komt rendement.
Figuur 41: Belangrijkste beoordelingsparameters voor PV-systemen
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
IntegratieKostprijs
CellefficiencyEconomische levensduur
AfleverkwaliteitGrondstof
Technische levensduurTime tot MarketGebruikskosten
MTBFOnderhoudskosten
RecyclbaarheidKleur
VolumeflexibiliteitVorm
MTTRLeverbetrouwbaarheid
GewichtOerderresponsAfmetingen cell
Parallelkoppeling
90
Doorbrakenzopzbasiszvanzkostprijseffect
Als we kostprijsreductie als leidraad nemen (figuur 42), zijn integratie
en alternatieven voor glas opnieuw belangrijke factoren. Over het belang
van deze onderwerpen bestaat dus veel eensgezindheid. Andere factoren
die sterk kunnen bijdragen aan kostprijsreductie zijn gebruik van minder
zuiver Si, en verbeteringen in printbare materialen, mits de rendementen
daar niet onder zullen lijden.
Figuur 42: Gewenste doorbraken met het oog op vermindering van de kostprijs.
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
Integratie cel en moduleAlternatieven voor glas
Goedkoper (minder zuiver Si)Printbare materialen
Encapsulation (materiaal)Wafervorming (proces)
Printen (proces)Encapsuleren (proces)
Nieuwe (opp) passiverende lagenToename dunne film
Gasfase deponeren (proces)Multi-junction cells
Passiveren (proces)Barrière lagen
Inspecteren (proces)Textureren (proces)
4,5
91
6. Concurrentie
6.1 Overzicht ecosystemen
De Solar industrie heeft zich in de afgelopen decennia zeer sterk ontwik-
keld. De jaren tachtig werden gekenmerkt door technologische doorbra-
ken vanuit onderzoeksinstituten. Rond 1991 was de productie van zon-
necellen ongeveer 20 MW per jaar; productie werd handmatig gedaan.
In de jaren negentig heeft de industrie de eerste stappen gezet in de
richting van massaproductie; in 1999 bedroeg de wereldwijde productie-
capaciteit ongeveer 200 MW per jaar, met het zwaartepunt in Westerse
industrielanden zoals Duitsland.
In de afgelopen tien jaar is massaproductie doorgebroken. Op dit
moment is de wereldwijde productiecapaciteit meer dan 20 GW, een
factor 100 groter dan de productiecapaciteit in 1999. Door de verdere
industrialisatie is een belangrijke, sterk innovatieve industrie ontstaan
waarin wereldwijd 300.000 mensen werken. De Solar industrie had over
de hele wereld in 2010 een omzet van meer dan 40 miljard Euro.
In dit hoofdstuk wordt een schatting gegeven van de positie van de
Nederlandse Solar industrie en kennisinstituten temidden van de
buitenlandse concurrentie.
Hierbij is gebruikt gemaakt van:
z Bestaande roadmaps
z Conference proceedings
z Interviews industrie
z TWA-Netwerk (gerichte vragen uitzetten)
z Informatie van de partners.
Daarnaast hebben we gebruik gemaakt van workshops met telkens 20
experts uit de sector waarbij de vraag centraal stond: wat zijn de onder-
linge verhoudingen tussen de ecosystemen die er in de wereld echt toe
doen? Dat heeft een scherp en gedifferentieerd beeld opgeleverd. Bij de
workshops is gebruik gemaakt van het Electronic-Boardroom systeem
waarbij de deelnemers probeerden om voor 2010 en 2015 de ecosyste-
men zo kwantitatief mogelijk aan te geven.
92
6.2 Afzet van Solar PV
De afzet van Solar producten is geconcentreerd in een beperkt aantal
landen. De kosten van PV zijn op dit moment namelijk nog hoger dan
de kosten van grijze elektriciteit, waardoor overheidsbeleid de belang-
rijkste aanjager van de markt is. De landen met het krachtigste stimu-
leringsbeleid zijn op dit moment tevens de grootste afnemers van Solar
producten, zie tabel 16.
Tabel 16: Belangrijkste afnemers van Solar producten. Bron: OTB Solar Analysis, Morgan Stanley 2010, SolarBuzz
De komende jaren zal in steeds meer landen grid parity worden bereikt.
Hoewel verschillende definities mogelijk zijn komt het er grofweg op
neer dat de kWh kosten van PV voor de eindgebruiker ten hoogste gelijk
zijn aan die voor elektriciteit uit het net. PV-producten worden steeds
goedkoper, waardoor grid parity steeds verder naar het Noorden kruipt.
In 2010 is grid parity bereikt in delen van Italië (Bron: World Energy
Summit 2009).
Uit tabel 16 is duidelijk dat Duitsland de motor is van de PV-markt. Ook
in 2011 blijft Duitsland naar verwachting een belangrijke afnemer, maar
een daling van de vraag is zeker niet uit te sluiten. Stimuleringsbeleid is
ook de komende jaren nog de drijvende kracht, wat de zonnecelindustrie
kwetsbaar maakt.
Nederland speelt geen rol van betekenis als afnemer van PV-producten.
De SDE-regeling 2010 was groot genoeg voor de installatie van ongeveer
30 MW, overeenkomend met 0.3% van de wereldmarkt. Inmiddels is de
SDE regeling in de oude vorm opgeheven en de vorm van de regeling
voor 2011 is nog niet duidelijk.
Annual installation (MW) 2006 2007 2008 2009 2010E 2011E
China NA 30 45 247 456 911
France NA 35 46 227 362 471
Germany 959.2 1328 1500 3000 3366 3703
India NA NA 40 69 204 347
Italy NA 70 258 526 772 1157
Japan 296.48 230 230 431 861 1377
Spain NA 640 2511 456 499 514
US 296.48 220 342 450 1273 1910
Other 192 290 587 750 1280 1928
Total 1744 2843 5559 6156 9073 12318
Top 8 contries % of total market 89% 90% 89% 88% 86% 84%
93
6.3 PV productie
PV productie is begonnen in landen met een sterke technologische posi-
tie, dicht bij de nieuw ontwikkelde technologie: Japan, Duitsland, de VS
en ook Nederland. Enkele bedrijven, waaronder het Amerikaanse SunPo-
wer, hebben onmiddellijk gekozen voor concentratie van hun productie
in lage-lonen landen . Deze tendens, die overigens niet uniek is voor PV,
heeft zich doorgezet, aangejaagd door sterke prijsconcurrentie en een
sterk op productiecapaciteit gericht overheidsbeleid in landen als China
en Maleisië. Een klein aantal landen domineert de wereldtop: China,
Taiwan, Japan, Duitsland en de VS. In figuur 43 wordt hun productieca-
paciteit gegeven ten opzichte van het totaal.
Figuur 43: Aandeel van de top 5 producerende landen in de wereld-productiecapaciteit.
Schaalvoordelen bij de productie van zonnecellen worden steeds belang-
rijker en daarom zal deze concentratie waarschijnlijk niet op korte
termijn verdwijnen. Voor cellen zal de productie naar verwachting nog
verder naar Azië verschuiven. Landen als Korea zullen zeker proberen bij
de top 5 te komen. Wel worden modules steeds meer lokaal geprodu-
ceerd. De benodigde investeringen voor moduleproductie zijn aanzienlijk
lager dan die voor celproductie. Een aantal Aziatische bedrijven (Sun-
tech, Yingli, Motech en andere) zijn bezig, moduleproductie op te zetten
in de VS.
Nederland heeft een totale productiecapaciteit van ongeveer 200 MW.
Dit komt overeen met ongeveer 1.5% van het wereldtotaal. Nederlandse
producenten zijn Scheuten Solar, Solland en Solar Modules Nederland.
2005 2006 2007 2008 20090
4.000
8.000
12.000
16.000
Glo
bal c
ell p
rodu
ctio
n ca
paci
ty
Top 5 CountriesOthers
Note: Production capacity of European (Q-cells, REC) and US companies (First Solar Sunpower) typically build up in Asia (e.g. Malaysia)
Source: OTB Solar aralyss, Credit Suisse, Company Announcements
94
6.4 PV-technologie en de verdeling naar ecosystemen
De Solar markt kan worden opgesplitst naar hoofdprocessen, zie figuur
44. Bij elke processtap zijn de belangrijkste equipmentleveranciers (in
2009) vermeld.
Figuur 44: Overzicht processtappen en equipmentleveranciers (2009).
De meeste productietechnologische bedrijven zijn gevestigd in een
beperkt aantal landen. Dit komt doordat de PV technologie veel gebruik
heeft gemaakt (en naar verwachting zal maken) van technologieën
ontwikkeld voor de micro-elektronica en de flatpanel industrie. Landen
met een historie in deze industrieën zijn ook sterk vertegenwoordigd in
de productietechnologiesector voor PV: Duitsland, de Verenigde Staten,
Korea, Japan, Zwitserland en ook Nederland. Vaak spelen onderzoeksin-
stituten daarbij een belangrijke rol. Er zijn echter ook goede instituten in
landen zonder PV-industrie van betekenis: Imec in België en de Uni-
versity of New South Wales in Australië. Zie tabel 17 voor de leidende
onderzoeksinstituten op het gebied van Solar-PV technologie.
High temperaturedeposition chambersconvert TCS gas intocharks of high-puritypolys licon, typically
using the “Siemens”method
Silicon is melted in a cruciole before
cooling into a crystaline ingot. The
ingot is cut first into blocks, theninto thin wafers
Tha wafers are chemically treated
to stimulate thephotovoltaic effect andreduce reflection. Themetallic contacts areprinted onto the cells
A number of cells are combined
together and sealed securely in a frame.
Wiring andinterconnectors
are added
Single production process combining the deposition of thin layer of self
conducting materialand module manufacture
Silicon
Wacker
Ingot/wafer
PV Crystalox
Cell
Q-cells
Module
Solon
Thin Film
First Solar
Crystaline silicon
Segment
Example manufacturer
Process overview
Centrotherm Meyer Burger Centrotherm Meyer Burger (3S)
GT Solar HCT (Applied materials) Roth & Flau NPC
NTC Komatsu Manz Automation Spire
GT Solar Schmid Schmid Applied materials
Baccini (applied materials) Oerlikon
Centrotherm
Roth & Flau
Manz AutomationLeadingequipmentsuppliers
€ 1m per 10MT € 0,4 - 0,5m per MW € 0,2 - 0,3m per MW € 0,1m per MW € 0,8 - 1,5m per MWCapex cost
€ 400m € 225m € 125m € 50m € 400 - 700mCost of 500 MWexpansion
95
Fraunhofer Germany ISE, CSP, IKZ, THM
University of Konstanz Germany University of Konstanz Photovoltaic
ISC Konstanz Germany International Solar Energy Research Centre
ZSW Germany Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstof-forschung, Baden-Württemberg
HZB Germany Helmholtz Zentrum Berlin
Imec Belgium Imec
ECN Netherlands Energy research Centre of the Netherlands
CEA-INES France CEA Institute for Solar Energy
UNSW Australia University of New South Wales
NREL USA National Renewable Energy Laboratory
SERIS Singapore Solar Energy Research Institute Singapore
CAS China Chinese Academy of Sciences
ITRI Taiwan Industrial Technology Research Institute
KIER Korea Korean Institute of Energy Research
Tabel 17: Leidende onderzoeksinstituten wereldwijd.
Wanneer de gegevens van de productietechnologiesector worden gecom-
bineerd met het overzicht van onderzoeksinstituten blijkt dat Solar PV-
technologie aanwezig is in minder dan 15 landen.
Tabel 18: Overzicht aanwezigheid PV-technologie bij de belangrijkste PV-landen
c-Si Production Equipment Thin Film Production Equipment
Silicon Equipment
Cell Equip-ment
Module Equipment
Relevant Institutes
Equipment Relevant Institutes
Australia √ √
Belgium √
China √ √ √ √
France √ √
Germany √ √ √ √ √ √
India
Japan √ √ √ √ √
Korea √ √ √ √ √ √
Netherlands √ √ √ √ √
Singapore √
Spain √
Switzerland √ √ √ √
Taiwan √ √ √
USA √ √ √ √ √ √
96
Nederland heeft een goede positie in PV-technologie met toonaange-
vende spelers op het gebied van productiemiddelen als Tempress, OTB
Solar en Smit Ovens. Daarnaast wordt door partijen als Sunergy, Sol-
land, Scheuten en Nuon Helianthos technologie ontwikkeld die inter-
nationaal verkocht kan worden. Nederland kent ook enkele succesvolle
bedrijven op het gebied van materialen (o.a. Avantor) en van compo-
nenten en systemen (o.a. Mastervolt).Tenslotte zijn er toonaangevende
kennisinstituten (vooral ECN, TNO en 3TU) en vele ontwikkelingsiniti-
atieven voor nieuwe bedrijvigheid.
6.5 Onderlinge verhoudingen 2010 & 2015
Wij hebben met behulp van het Electronic-Boardroom systeem van
Berenschot de onderlinge verhoudingen tussen ecosystemen gekwan-
tificeerd voor 2010 en 2015. Voor gedetailleerde uitkomsten van de
boardroomsessies verwijzen wij naar ons rapport Concurrentieanalyse.
De deelnemers aan de sessies hebben de clusters gescoord op contai-
nerbegrippen als Kennis, Kunde en Kassa. Hierbij wordt onder Kassa
begrepen: commerciële productie in één of meerdere van de Solar
marktsegmenten.
Tabel 19: Onderlinge clustervergelijking op basis van Kennis-Kunde-Kassa: 2010.
Italië
Midden Oosten
USA
Taiwan
Zwitserland
Spanje
Singapore
Nederland
Korea
Japan
India
Duistland
Frankrijk
China
België
Gewicht totaal
Kennis Kunde Kassa2010
79 81 75
Eco-systeem
Laag Middel Hoog
97
Volgens de deelnemers zijn Duitsland, Japan, Taiwan, Korea, China de
sterke regio’s (mede afhankelijk van de categorie), met Duitsland als
absolute koploper. Nederland doet het niet slecht. De deelnemers heb-
ben hun twijfels over de positie van de VS.
Tabel 20: Onderlinge clustervergelijking op basis van Kennis-Kunde-Kassa: 2015.
De ecosystemen die hun concurrentiepositie drastisch gaan versterken
of hun sterke positie verder uitbreiden ten opzichte van 2010 zijn: USA,
Taiwan, Nederland, Korea, Duitsland en China, waarbij de veranderin-
gen het grootst zijn in de VS en China.
De karakteristieken per ecosysteem worden weergegeven in tabel 21.
2015Kennis Kunde Kassa
94 93 92
Eco-systeem
Laag Middel Hoog
Italië
Midden Oosten
USA
Taiwan
Zwitserland
Spanje
Singapore
Nederland
Korea
Japan
India
Duistland
Frankrijk
China
België
Gewicht totaal
98
ECOSYSTEEM KARAKTERISTIEK VAN HET ECOSYSTEEM
Italië Kennis ontbreekt
Groeiende productie-industrie
Grote potentiële eindmarkt
Midden Oosten Vooral veel geld beschikbaar
Geen eigen ervaring in de sector
Kopen alles in als alternatief voor olieproductie
USA Kennis wordt top!
Slechte maakindustrie, wel Applied Materials
VC’s en een grote kapitaalkrachtige thuismarkt!
Taiwan Goede kenniseconomie, gebaseerd op halfgeleider sector
Uitstekende maakindustrie, focus op productie
Leidende cell makers en agressieve investeerders
Zwitserland Een goed kennisinstituut in Neuchatel
Maakindustrie en apparatenbouw
Spanje Beperkte productie-industrie
Veel kennis en kunde van buitenlandse leveranciers
Subsidies zijn gestopt
Singapore Kennis komt snel op niveau
Semiconductor industrie is de basis. Sterke maakindustrie
Dure omgeving
Rest of World Moet nog starten
Uiteindelijk een grote eindmarkt
Zeer groot potentieel in off-grid, Island solutions
Korea Krachtige kenniseconomie, sterk in productie en productiemiddelen
High Tech en gedreven, succesvol
Sterk ecosysteem, groeit sterk. Belangrijke speler! Ook op productiemiddelen
Japan Uitstekend kennisniveau, instituten en bedrijven
Grote partijen schakelen om naar Solar, ook productiemiddelexport
Grote eindmarkt, maar gesloten. Ervaren high tech maakindustrie.
India Grote achterstand en geen middelen, beperkte kennis
Geen focus en programma
Wel een grote eindmarkt, maar moet nog opstarten
Duitsland De gehele keten is afgedekt: Top bedrijven en Instituten
Nog steeds sterke maar afnemende ondersteuning door overheid
Moeite om celproductie concurrerend te houden met Azië
Frankrijk Kennisniveau groeit snel en goed
Groei van de industrie
Intern en teveel overheidsgestuurd
China Kennisniveau beperkt maar groeit snel, ambitieus
Nummer 1 in massaproductie
Grote (potentiële) eindmarkt voor systemen, grote markt voor productiemiddelen
België Hoogwaardig kennisniveau met name door IMEC
Beperkte eigen industrie
Tabel 21: Overzicht ecosysteem-karakteristieken
99
6.6 Kansen voor Nederland per ecosysteem
In de boardroomsessies oordeelden de deelnemers als volgt over de slaag-
kansen voor Nederland per ecosysteem.
ECOSYSTEEM KANSEN VOOR NEDERLAND PER ECOSYSTEEM
Italië Leveren van kennisLeveren van module-systemen, productiemiddelenLeveren componenten voor connectie, o.a. aan grid
Midden Oosten Kennis leverenProductiemiddelen leverenLeveren componenten voor connectie, o.a. aan grid
USA Kennis leveren, meedoenProductiemiddelen leveren (beperkt)
Taiwan Kennis leverenProductiemiddelen leveren
Zwitserland Geringe kansen op samenwerking over gehele keten
Spanje Productiemiddelen leveren
Singapore Geringe kansen op samenwerking over gehele keten
Rest of World Kennis leverenProductiemiddelen leverenLeveren componenten voor connectie, o.a. aan grid
Korea Eerder een grote concurrent! Dan kansrijk voor NL
Japan Geringe kansen op samenwerking over gehele keten
India Kennis leverenProductiemiddelen leverenLeveren componenten voor connectie, o.a. aan grid, maar alles loopt nog traag.
Duitsland Samenwerking met de gehele keten i.v.m. geografische liggingSamenwerking in kennisontwikkelingMeeliften
Frankrijk Geringe kansen op samenwerking over gehele keten
China Kennis leverenProductiemiddelen leveren
België Samenwerking in kennisontwikkelingAfzet van modules
Tabel 22: Overzicht kansen voor Nederland per ecosysteem
100
6.7 Conclusies van de analyse
De concurrentieanalyse en uitgebreide boardroomsessies met een brede
groep industrie-experts hebben een aantal belangrijke conclusies opge-
leverd. Ten eerste: hoewel de wereldmarkt zeer sterk groeit, zijn kennis,
kunde en kassa verdeeld over niet meer dan vijftien landen (ecosyste-
men), en wij verwachten niet dat dit aantal zich nog op korte termijn zal
uitbreiden. Wij verwachten dat in de komende vijf jaar zes ecosystemen
hun concurrentiepositie sterk kunnen gaan verbeteren of hun huidige
leidende positie succesvol kunnen verdedigen: de VS, China, Taiwan,
Korea, Duitsland en Nederland.
De ecosystemen zijn beoordeeld op hun aanwezigheid in technologie-
domeinen, ketenbezetting en breedte van commerciële activiteiten.
Nederland is vooral sterk aanwezig in het technologiedomein kristal-
lijn silicium, op dit moment de dominante technologie in de markt.
Dit geldt voor leidende instituten als ECN, TNO en 3TU en ook voor de
industrie. In de keten van het Nederlandse ecosysteem ligt de nadruk op
het maken van processen/machines en op productiecentra. De product/
marktcombinatie ‘high tech apparatuur’ is de enige PMC waarin Neder-
land op dit moment een sterke positie heeft. Deze positie geldt dan voor
het “maken” en niet voor het “kopen” van apparatuur.
Op basis van de aangelegde criteria bevindt het Nederlandse ecosysteem
zich in de mondiale middenmoot. Toch is in vier jaar tijd de omzet van
de industrie gemiddeld meer dan 60% per jaar gegroeid; in 2009 bedroeg
deze meer dan 500 miljoen Euro. Het aantal directe arbeidsplaatsen
groeide in deze jaren met gemiddeld meer dan 50%; in 2009 bedroeg dit
meer dan 1.400 FTE. Voor 2010 bedragen deze getallen 1.000 miljoen
resp. ruim 2.000 FTE.
Wij zien kansen voor het Nederlandse ecosysteem, opnieuw met
nadruk op het leveren van kennis en productiemiddelen. Daarnaast
zien wij kansen voor de installatiebranche in landen met een grote
investeringsagenda.
Deze kansen kunnen benut worden gezien de aansluiting met de sterktes
van ons ecosysteem. Ten eerste is er diepe technologische kennis en alge-
mene innovatieve durf. Daarnaast hebben we een hoog opgeleid arbeids-
potentieel met relevante expertise. Er is een toonaangevende industrie
met een sterke achtergrond in high-tech equipmentontwikkeling en dito
productie. En bedrijven, instituten en overheden werken goed samen om
het huidige succes verder te kunnen uitbreiden.
101
7. Focusgebieden
In dit hoofdstuk worden zestien focusgebieden – onderverdeeld in vier
categorieën – voor Nederland toegelicht. Deze focusgebieden sluiten
aan bij de hiervoor benoemde pmc’s. Per focusgebied wordt een definitie
gegeven en worden de mogelijkheden voor creatie van bedrijvigheid voor
Nederland en de potentiele Nederlandse spelers benoemd.
Toepassingen van PV
z Focusgebied 1 Zonnecelgebouw
z Focusgebied 2 Zonnecelkas
PV-technologieën
z Focusgebied 3 Dunne-film PV
z Focusgebied 4 & Focusgebied 5 Geavanceerde wafergebaseerde
PV (nieuwe architecturen en dunne wafers)
Technologieën voor PV
z Focusgebied 6 Roll-to-roll processing
z Focusgebied 7 Printtechnologie
z Focusgebied 8 Depositietechnologie
z Focusgebied 9 & Focusgebied 10 Geavanceerde
encapsulatie (barrièrelagen en nieuwe materialen)
z Focusgebied 11 & Focusgebied 12 In-line
inspectie en kwaliteitsbeheersing
z Focusgebied 13 Green processing
z Focusgebied 14 Materialen
Productiemiddelen
z Focusgebied 15 Productieapparatuur voor dunne-film PV
z Focusgebied 16 Productieapparatuur voor wafergebaseerde PV
7.1 F1: Zonnecelgebouw
Definitie
Het focusgebied zonnecelgebouw beslaat onderzoek en ontwikkeling van
nieuwe en verbeterde systemen en bijbehorende producten voor toepas-
sing van PV-technologie in gebouwen (in de brede zin van het woord).
Technische doelstellingen zijn vérgaande (fysieke en functionele)
102
integratie van PV-technologie in bouwelementen en installatiesystemen,
intelligente koppeling met het elektriciteitsnetwerk en hoogwaardige
combinaties met elektrisch vervoer. Los van het realiseren van de tech-
nische doelstellingen wordt gestreefd naar het creëren van een sterkere
bewustwording bij architecten en anderen uit de bouwkolom over PV-
toepassingen. Voor Nederland zijn op dit focusgebied onder meer kansen
rondom productontwikkeling, –demonstratie en -installatie. Daarnaast
zijn kansen aanwezig voor levering van diensten door en ter ondersteu-
ning van architecten en productontwerpers.
De doelstellingen zijn:
z Verregaande integratie van PV-technologie in bouwelementen
z Intelligente koppeling van PV-systemen met een
DC-elektriciteitsnetwerk in het gebouw
z Intelligente koppeling met klimaatsysteem
en opslagmedia in het gebouw
z Intelligente koppeling met elektrisch vervoer (oplaadpunt)
z Intelligente koppeling met de buitenwereld via een smart grid
De belangrijkste eisen voor de ontwikkeling van producten in dit focus-
gebied zijn:
z Verlaging kostprijs op systeemniveau
z Gemakkelijke en snelle installatie
z Bestand tegen vandalisme en onderhoudsvrij
z Mogelijkheid van prefab fabricage
z Zowel te gebruiken als onderdeel van een systeem
als wel als los product (bijvoorbeeld in combinatie
met een zonneboiler of andere bronnen).
Een goed resultaat van dit focusgebied gaat gepaard met een toenemende
bewustwording bij architecten, aannemers en installateurs. Samenwer-
king met projecten op het gebied van materialen en zonnecelconcepten
is zeer gewenst om de juiste integratie van PV-technologie en bouwele-
menten te kunnen ontwikkelen en produceren.
Businessontwikkeling
De omzet voor Nederlandse bedrijven zal vooral bestaan uit de verkoop
en installatie van systemen en producten. Daarnaast liggen er kansen
voor architecten en ontwerpers, en in de algehele ondersteuning van
deze beroepsgroepen. Ter demonstratie van de mogelijkheden en kan-
sen wordt gezocht naar een pilotproject voor een zonnecelgebouw. Dit
gebouw kan fungeren als testfaciliteit van het ontwerpproces en het
uiteindelijke product.
103
Partijenzenzpartners
Kennisinstellingen moeten technieken voor integratie van PV in bouw-
elementen maar ook van intelligente koppelingen en regelingen verder
ontwikkelen. Leveranciers moeten bestaande en te ontwikkelen produc-
ten tot een systeem samenvoegen, en daarbij ook kijken naar een effi-
ciënte koppeling tussen PV-systemen, het elektriciteitsnetwerk van het
gebouw en de diversiteit aan applicaties binnen het gebouw.
Holland Solar is als branchevereniging de aangewezen partij om deze
ontwikkelingen van zonne-energiegebouwen te promoten. Hierbij kan
in 2011 gebruik worden gemaakt van de promotiecampagne ‘European
Solar Days’, maar ook van artikelen in vakbladen en Solar magazine.
De mogelijke partijen in dit focusgebied betreffen onder andere:
z Kennisinstellingen
z Leveranciers/producenten van solarsystemen
z Leveranciers uit de bouwsector en van klimaatsystemen
z Toepassers van solar modules, waaronder projectontwikkelaars,
architecten en woningbouwcorporaties
z Brancheorganisaties en overheden
Marktintroductie
Het zonnecelgebouw is een traject waarvoor meerdere jaren doorlooptijd
moet worden ingepland. De verwachting is dat binnen een termijn van
drie à vijf jaar het zonnecelgebouw tot bloei zal komen, waarbij tevens
een stap naar verdere internationalisering kan worden ingezet.
7.2 F2: Zonnecelkas
Definitie
Het focusgebied Zonnecelkas sluit goed aan bij de sterkten van Nederland.
Nederland telt ruim 10.000 hectare kassen en 80% van alle glazen kassen
die buiten Europa in gebruik zijn, is afkomstig uit Nederland. Daarnaast
behoren twee door de Universiteit Wageningen ontwikkelde concepten voor
PV-toepassing in glastuinbouw (ELKAS en Fresnel-kas) tot de wereldwijde
top. De ontwerpen bewijzen dat het mogelijk is elektriciteit op te wekken
zonder negatieve invloed op het kasgewas. Beide concepten zijn binnen drie
tot vijf jaar gereed voor marktintroductie. Op te lossen knelpunten door
het Nederlandse PV-cluster, die leiden tot kostenreductie en rendements-
verhoging, zijn verbetering van Nabije Infrarode (NIR) stralingreflecterende
folie in de ELKAS; opvoering van de concentratiefactor, verbetering van het
modulerendement en productie van speciale panelen voor een hoge elektri-
104
citeitsopbrengst. Op de langere termijn zijn er mogelijkheden voor het toe-
passen van panelen die het voor planten bruikbare deel (golflengtebereik)
van het licht doorlaten en andere delen omzetten in elektriciteit.
Gezien de beschikbare kennis bij de Universiteit Wageningen, de erva-
ring van ECN met optimalisatie en levensduurtesten en aanwezigheid
van verschillende moduleproducenten en producenten van testappara-
tuur, moet het Nederlandse PV-cluster in staat zijn op dit focusgebied
een sterke positie in te nemen en nieuwe business te genereren.
Een methode om het rendement van zowel ELKAS als Fresnel-kas te
verbeteren is het bundelen van zonlicht door optische instrumenten.
Daarbij kan ook gebruik worden gemaakt van volgsystemen met een of
twee assen die de zon van ‘s morgens tot ‘s avonds volgen en het licht op
de zonnecellen concentreren. Voor de Fresnel-kas kan een beter ontwerp
van lineaire fresnellenzen de concentratiefactor verhogen. Bij ELKAS
moet de concentratiefactor vergroot worden door optimalisatie van het
reflectorontwerp en verbeterde zonnevolgsystemen.
Bij ELKAS wordt gebruik gemaakt van het scheiden van het zonnespec-
trum, waarbij de ‘Photo Active Radiation’ (PAR) wordt doorgelaten en
de Nabije Infrarode Straling (NIR) wordt gereflecteerd. Voor de groei van
het gewas is het PAR-deel van het spectrum belangrijk terwijl het NIR-
deel ongewenste thermische straling in de kas brengt. Met het NIR-deel
van het zonnespectrum kan elektriciteit worden opgewekt, terwijl tege-
lijkertijd het klimaat in de kas verbetert. Voor het scheiden van PAR en
NIR wordt momenteel gebruik gemaakt van een commercieel beschik-
bare NIR-reflecterende folie van 3M. NIR-reflecterende folies worden
ook toegepast in autoruiten en voor vensters in brandweerhelmen,
waarbij het belangrijk is om zichtbaar licht door te laten, maar warmte
buiten te houden. De uitdaging ligt in de ontwikkeling van een betere
reflecterende folie, door een hogere transmissie van het PAR-deel te ver-
krijgen en een betere reflectie in het gehele NIR-deel van het spectrum.
Het gebruik van PV in de kassenbouw vraagt verder om specifieke maat-
voering van de zonnecelmodules. Zonnecellen veroorzaken lichtverlies in
de kas, wat een negatief effect heeft op het gewas. Het oppervlak van de
modules moet dus geoptimaliseerd worden voor maximale absorptie van
zonlicht en minimale verstoring van de groeicondities van het gewas.
Met een specifieke module die aan alle eisen voor toepassing in kas-
senbouw voldoet, kan een hoger rendement gehaald worden. Daardoor
komt economische rentabiliteit dichterbij. Ook dient hierbij te worden
gekeken naar oplossingen voor automatisering van de productie.
105
Businessontwikkeling
Knelpunten die verder moeten worden opgelost zijn de volgende:
z Verbetering van NIR reflecterende folie toegepast in ELKAS;
z Opvoeren van de concentratiefactor, waardoor
duurdere zonnecellen binnen bereik komen;
z Verbeteren van het celrendement;
z Produceren van dedicated panelen, waardoor
de paneelrendementen hoger worden.
Partijenzenzpartners
Wageningen UR beschikt over kennis van de concentratiefactor, de NIR
reflecterende folie, het paneelrendement, kasconstructies en groeicon-
dities. Specifieke technische expertise is nodig op het gebied van optica,
concentrator-technologie, en mechanica voor zonnevolgsystemen voor
deze ontwikkeling. ECN kan bijdragen als architect van het geheel, aan
de optische modellering, en aan het optimaliseren van het zonnecel-
rendement op het aangeboden spectrum. Essentiële kennis is verder
voorhanden bij TNO Industrie en Techniek, Holst Centrum en Dutch
Polymer Institute (DPI).
Marktintroductie
Nederland kan in deze markt een onderscheidende positie opbouwen.
Wij verwachten dat er door samenwerking binnen drie à vijf jaar aanvul-
lende kansen op de markt ontstaan, ook voor nieuwe varianten kassen.
7.3 F3: Dunne film PV
Definitie
Het marktaandeel van dunnefilm zonnecellen zal naar verwachting de
komende jaren sterk groeien. Dunne-film zonnecellen zijn interessant
omdat weinig materiaal wordt gebruikt in de actieve lagen en omdat de
fabricageprocessen snel en efficiënt kunnen zijn. Als het aanbrengen
van die dunne lagen heel goedkoop kan plaatsvinden en het rendement
voldoende hoog is, kunnen de modulefabricagekosten sterk worden
verlaagd ten opzichte van de huidige PV-technologieën. Belangrijke
technologische uitdagingen zijn volledige lichtabsorptie in ultradunne
lagen (d.m.v. lichtmanagement), het snel en goedkoop aanbrengen van
lichtabsorberende lagen gepaard gaand met een hoge kwaliteit en het
minimaliseren van de verliezen die samenhangen met de stap van zon-
necel naar zonnepaneel (serieschakeling van cellen, encapsulatie, etc.).
106
Nederland heeft op deze terreinen veel hoogwaardige expertise te bieden
en kan daarom belangrijke nieuwe business ontwikkelen.
De huidige markt voor zonnepanelen wordt gedomineerd door silicium-
wafer-zonneceltechnologie (ca. 80% marktaandeel), maar de mogelijk-
heden voor kostenreductie zijn bij deze technologie uiteindelijk beperkt.
Het marktaandeel zonnepanelen op basis van dunne-film technologie
zal daarom naar verwachting in de komende jaren sterk groeien (zie
figuur 45).
Figuur 45. Verwachte groei productiecapaciteit (EPIA, 2010)
Dunne-film zonnecellen bevatten slechts een dunne laag fotovoltaïsch
actief materiaal, waardoor materiaalkosten niet meer dominant zijn.
Daar staat tegenover dat het zonlicht niet efficiënt wordt ingevangen,
waardoor het rendement relatief laag is. Met lichtmanagement met
reflecterende nanotexturen en plasmonstructuren (zoals in Blue Ray disc
technologie) kan dit nadeel verminderd worden. Een andere mogelijk-
heid biedt de ontwikkeling van materialen die inherent efficiënter zijn.
Siliciumwafercellen zijn in serie geschakeld; dat geeft het hoogste rende-
ment. Datzelfde moet ook gebeuren bij dunne film-zonnecellen. Alleen
moeten hier afzonderlijke cellen worden gemaakt door lasergraveren van
de folie, waarbij weerstandsverlies en het verlies van actief oppervlak
door de lasergravure zo klein mogelijk moeten zijn.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
Prod
uctio
n C
apac
ity O
utlo
ok [M
W]
2013e20010e 2011e 2012e
CSI modulesThin Films
2009e
25%
75%
24%24%22%
76%
76%78%
82%
18%
40000
107
Het focusgebied Dunne Film-zonnecellen richt zich op:
z Geavanceerd lichtmanagement: nanotexturering,
plasmonische structuren
z Materiaalontwikkeling: bandgap engineering, robuuste
stoichiometrievensters, structuurmanipulatie, grensvlakengineering
z Laserprocessing: diepteselectief lasergraveren, laser/
materiaalinteractie, zelf-regulerende processing
z Interconnectie: lage-temperatuur inkten, metal jetting
Businessontwikkeling
Voor dunne–film zonnecellen zijn allerlei technologieën nodig om het
rendement te verhogen, of de negatieve invloed van fabricageproces-
sen daarop zo klein mogelijk te maken. Veel verschillende Nederlandse
bedrijven hebben specifieke hoogwaardige expertise in huis die op dit
gebied te gelde kan worden gemaakt.
Partijenzenzpartners
Alle partijen die in Nederland betrokken zijn bij de ontwikkeling en
productie van dunne-film zonnecellen kunnen bijdragen aan dit focus-
gebied. Technologieontwikkelaars ontwikkelen gereedschappen voor de
zogenaamde toolbox voor hoogrendement dunne–film zonnecellen in
samenwerking met apparatenbouwers en zonnecelproducenten. Uni-
versiteiten ondersteunen de ontwikkelingen met hun wetenschappelijke
basiskennis.
Marktintroductie
Enkele van de gereedschappen uit de toolbox kunnen op korte termijn
op de markt beschikbaar zijn.
7.4 F4 & F5: Geavanceerde wafergebaseerde PV
Definitie
De focusgebieden Geavanceerd kristallijn silicium (F4) en dun silicium
(F5), vormen samen een geheel. Kristallijn silicium is op dit moment de
dominante technologie. Sterkten zijn een hoog rendement en een uitge-
breid track record op het gebied van levensduur en betrouwbaarheid. De
belangrijkste uitdagingen zijn een verdere integratie van cel- en module-
ontwerp en (mede als gevolg daarvan) kostenverlaging. Dit focusgebied
is daarom gericht op vermindering van materiaalgebruik en/of verlaging
van de materiaalkosten, verdere verhoging van het rendement en verla-
ging van de kosten op moduleniveau. Dit wordt met name bewerkstel-
108
ligd door ontwikkeling en toepassing van nieuwe concepten gebaseerd
op zeer dunne wafers en geavanceerde (met name achterzijdecontact)
architecturen voor cellen en modules (Metal Wrap Through, Interdigita-
ted Back Contact, Heterojunction en Crystalline Silicon Interconnected
Strips).
Bij alle concepten gaat het daarbij om cellen op p- en n-type materiaal
en op monokristallijn en multikristallijn silicium. Voor Nederland biedt
dit focusgebied kansen om nieuwe business te creëren via ontwikke-
ling en daadwerkelijke productie van geavanceerde cellen en modules
en (in het bijzonder) de bijbehorende productieapparatuur. De huidige
Nederlandse kennispositie op dit gebied is uitstekend en er is bovendien
veel bedrijvigheid aanwezig. Beoogde doelen zijn een omzetvergroting
en het genereren van nieuwe bedrijvigheid (start-ups). Verder is dun
silicium een flexibel materiaal waarbij roll-to-roll processing belangrijk
is en aspecten zoals lichtgewicht, flexibele producten, interconnectie en
encapsulatie een grotere rol spelen.
Tabel 23.Doelstellingen en R&D-thema’s voor kristallijn silicium-technologieën. Bron: Technology Roadmap Solar Photovoltaic Energy © OECD/IEA, 2010.
Belangrijke ontwikkelingen voor het Nederlandse ecosysteem zijn
daarbij:
z Rendementsverbetering van commerciële modules,
zowel multi- als monokristallijn silicium.
z Celcontacten, emitters en passivatie of oppervlakte recombinatie.
z Verbeterde device-structuren en hoog-rendementsconcepten.
z Nieuwe deviceconcepten met verminderd gebruik van
dure en schaarse materialen (denk aan metalen) en
verhoogde levensduur (elektronische structuur).
z Light trapping / light management.
z Photonische / plasmonische structuren en spectrumconversie.
z 3D device modeling.
Crystalline silicontechnologies
New silicon materials andprocessing
Cell contacts, emittersand passivation
2010 - 2015 2015 - 2020 2020 - 2030/2050
Efficiency targets in %(Commercial modules)
Single-crystalline: 21%Multi-crystalline: 17%
Single-crystalline: 23%Multi-crystalline: 19%
Single-crystalline: 25%Multi-crystalline: 21%
Industry manufacturingaspects Si consumption <5 g/W Si consumption <3 g/W Si consumption <2 g/W
Selected R&D areas
Improved device structures
Productivity and costoptimalisation in production
Wafer equivalent technology
New device structures withnovel concepts
109
z Deviceconcepten voor steeds dunner wordende
wafers, technologie die weinig stress introduceert,
bijvoorbeeld middels lage temperatuur-processing.
z Productieconcepten met steeds dunner wordende wafers,
handling, hoge yield, processing op carrier.
z Vergaande integratie van cel- en moduleprocessing voor verhoogde
overall yield, kwaliteit, levensduur, throughput, kostenreductie,
gericht op steeds dunner wordende wafers, integraal ontwerp.
z Integratie en optimalisatie van celmetallisatie en module-
interconnectie gericht op materiaal(kosten)reductie,
betrouwbaarheid, gebruik van ruim voorradige, ‘groene’
en goedkope materialen en verbindingstechnologieën.
z Reductie van zaagverlies door draadzagen, bijv. door gebruik
van fijne diamantkorrels als slijpmateriaal. De waferdikte
kan hiermee waarschijnlijk tot onder de 100 µm dalen.
z Klieven door ionenimplantatie (waterstof),
laser-assisted klieven of ‘zagen’.
z Direct casting, zoals bijvoorbeeld RGS (Ribbon Growth on Substrate).
z Epitaxy.
Businessontwikkeling
Voor verdere kostenbesparing bij kristallijn silicium PV moeten de ren-
dementen omhoog, moet de productietechnologie worden verbeterd en
moet het materiaalgebruik worden verminderd, gekoppeld aan groenere
materialen en groenere processen. Dit focusgebied richt zich verder op
businessontwikkeling uit IP (nieuwe en verbeterde technologie), pro-
ductie van cellen en modules met die technologie, en het ontwikkelen
en bouwen van productieapparatuur daarvoor. De kennispositie voor
de levering van hoogwaardige machines voor cel- en moduleproductie
is uitstekend en er is al veel bedrijvigheid, met een groot aandeel in de
wereldmarkt. Doelen zijn: vergroting van de omzet van ca. € 600 mln.
naar ca. € 2.000 à 3.000 miljoen over 5 jaar, en het genereren van een
aantal start-ups.
Partijenzenzpartners
Alle partijen die in Nederland betrokken zijn bij de ontwikkeling van
kristallijn silicium-technologie kunnen in dit focusgebied actief zijn.
Technologie- en kennisontwikkelaars ontwikkelen nieuwe processen en
deviceconcepten in samenwerking met de producenten. Apparatuur- en
materiaalproducenten ontwikkelen in nauwe samenhang hiermee aan-
gepaste en nieuwe producten. In potentie is er een grote rol weggelegd
voor technieken om goedkoper siliciumwafers te produceren. Er is echter
nog geen sterke Nederlandse positie op dit gebied, met uitzondering van
110
RGS. Wij stellen in de eerste plaats voor zowel mogelijke technologieën
als mogelijke betrokken industrieën nader te verkennen.
Marktintroductie
Nederland behoort in kristallijn silicium-technologie tot de top van
de wereld. De omzet van de Nederlandse PV-industrie wordt voor het
grootste deel in dit focusgebied behaald, en wij verwachten dat dit
nog vele jaren zal voortduren. Om onze huidige positie te behouden
of misschien wel uit te breiden is het van het grootste belang dat blij-
vend geïnvesteerd wordt in zowel de onderzoekinfrastructuur als het
meerjaren-onderzoekprogramma.
7.5 F6: Roll-to-roll processing
Definitiez
De huidige productieprocessen van dunnefilm zonnecellen en -panelen
kenmerken zich veelal door het gebruik van glas als substraat. Glas is
een rigide materiaal waardoor productieprocessen over het algemeen
batchgewijs zijn georganiseerd. Om de productiekosten verder te ver-
lagen kan de overstap naar roll-to-roll productieprocessen gemaakt
worden. Daarmee kunnen de verschillende processtappen (al dan niet
in vacuüm) direct achter elkaar worden uitgevoerd en kan de doorvoer-
snelheid worden verhoogd. Om de overstap naar het dynamische roll-
to-roll-productieproces te maken moeten de verschillende onderdelen
van het proces zeer goed worden beheerst en op elkaar zijn afgestemd.
Daarbij is kwaliteitscontrole van het productieproces van groot belang
en zijn sensoring, processturing en zeer nauwkeurige mechatronica zeer
belangrijk.
Het focusgebied Roll-to-rollzprocessing biedt Nederland grote kansen;
voor partijen actief rond ontwikkeling van dunne-filmzonnecellen en
bijbehorende productieapparatuur en voor degenen die de zonnefolies
integreren in bijvoorbeeld bouwelementen. Mede vanwege het grote
belang is roll-to-rollzfabricage een integraal onderdeel van het Solliance-
programma. In het programmadocument van Solliance is beschreven
hoe generieke roll-to-roll-productie-expertises (depositie, printen,
laserbewerking, etc.) voor verschillende zonneceltechnologieën kunnen
worden ingezet. Een intensief vierjarig programma leidt tot een stevige
Nederlandse expertisebasis voor dynamische fabricageprocessen.
Roll-to-roll fabricage is een dynamisch proces en de gebruikte deposi-
tietechnieken (zoals plasmadepostie, sputteren, slot-die coaten, inkjet-,
111
flexo- en gravureprinten) moeten zeer goed worden beheerst om homo-
gene deposities over grote oppervlakken te krijgen. Daarbij moet tijdens
het proces de kwaliteit van de zeer dunne lagen (variërend van 100
nanometer tot 10 micrometer) worden gecontroleerd; sensoring, pro-
cessturing en zeer nauwkeurige mechatronica zijn daardoor belangrijk.
De volgende aspecten zijn van cruciaal belang:
z Zeer nauwkeurige (plasma, dampvormig, vloeistof)
depositietechnieken die robuust in een dynamisch proces werken
z Zeer nauwkeurige mechatronica met geavanceerde processturing
z In-line monitoring op basis van fit-to-purpose sensors
Roll-to-rollzgeproduceerde zonnecellen zijn licht, flexibel en variabel in
afmetingen en hebben een relatief vrije keuze van ondergrondmateriaal.
Deze zonnecellen kunnen verwerkt worden tot normale modules maar
zijn ook uitermate geschikt om te integreren in bouwelementen.
Businessontwikkeling
Roll-to-roll processing is de goedkoopste manier om zonnecellen te
produceren. Het focusgebied richt zich zowel op businessontwikkeling
op basis van productie van zonnecellen, als ook door de ontwikkeling en
levering van productiemachines. Daarbij gaat het niet alleen om hoge-
precisie verplaatsingsplatforms maar ook om depositietechnieken (bijv.
inkjetkoppen, rotatiezeven) sensoring, en meet- en regeltechnieken.
Roll-to-roll geproduceerde zonnecellen worden belangrijk in Building
Integrated PV (BIPV), zie ook het focusgebied “Zonnecelgebouw”.
Partijenzenzpartners
Alle Nederlandse partijen betrokken bij de ontwikkeling van dunne
film-zonnecellen, apparatuur voor de productie ervan en integratie van
zonnecellen in bouwelementen kunnen dit focusgebied versterken. Tech-
nologieontwikkelaars ontwikkelen nieuwe roll-to-roll productieappara-
tuur in samenwerking met apparatenbouwers en zonnecelproducenten.
Universiteiten en andere kennisinstellingen ondersteunen de ontwikke-
lingen met basiskennis.
Marktintroductie
Voor sommige zonneceltechnologieën kan marktintroductie binnen een
termijn van 3 jaar plaatsvinden, bijvoorbeeld voor dunne film silicium.
Marktintroductie voor technologieën als printbaar Si, CIGS of organi-
sche zonnecellen zal later plaatsvinden.
112
7.6 F7: Printtechnologie
Definitie
De solar-industrie maakt gebruik van meerdere depositietechnologieën
om de verschillende lagen van een PV-cel te maken. Om celproductie-
kosten te reduceren is het nodig dure en langzame depositieprocessen
te vervangen door goedkope, kwalitatief hoogwaardige en snelle tech-
nologieën. Printtechnologie is een van de belangrijkste alternatieven.
Droomscenario is het printen van de volledige PV-module waarmee
grootschalige roll-to-roll-productie mogelijk wordt. Nederland kan op het
focusgebied “Printtechnologie” een belangrijke rol spelen rond te ont-
wikkelen apparatuur, materialen (inkten en oplosmiddelen) en proces-
sen (recepten, instellingen en condities).
Onderzoek richt zich op materialen (inkten, oplosmiddelen), processen
(recepten, instellingen, condities) en innovaties op het gebied van appa-
ratuurontwikkeling. Meer specifiek richten projecten zich op:
z Printen van metalen geleiders en contacten, vervanging van zilver
z Gepatroneerd printen (bv aanbrengen geleidende contacten)
z Printen van homogene oppervlakken; niet alleen
OPV, maar juist ook anorganische PV
z Verbetering van homogeniteit in combinatie met schaalvergroting
z Printen van actieve lagen, resistlagen en selectieve doping
z Ontwikkeling en optimalisatie van materialen en
hun printeigenschappen (zoals reologie)
z Substraathandling
z In-line procesbeheersing
z Meerlaags coaten en laminatie
Businessontwikkeling
De businesscase staat voornamelijk in het teken van kostenverminde-
ring. Ook schaalvergroting speelt een belangrijke rol. Businesskansen
liggen er op het gebied van het ontwikkelen van apparatuur, materialen
en processen waarbij eerst de meest kritische processen aandacht moe-
ten krijgen en dan pas de all-printed alternatieven.
Partijenzenzpartners
De groep van partijen die belang hebben bij de ontwikkeling van print-
technologie – en daarmee bij innovaties op deze terreinen – is uitgebreid en
divers. Dit wordt mede veroorzaakt door de verwachte impact en het grote
marktvolume. Geschikte partijen om een initiatief rond printtechnologie te
trekken zijn bijvoorbeeld het Holst Centre en Océ. Innovatieprojecten kun-
113
nen daarbij de huidige Nederlandse kennispositie versterken, doorbraken
forceren en helpen om nieuwe technologieën versneld te introduceren.
Marktintroductie
De eerste doorbraken op het gebied van printtechnologie zijn de
komende jaren te verwachten. Het zal nog jaren duren voordat een
all-printed PV technologie met een hoge yield bij een hoge snelheid
haalbaar wordt, hoewel sommige PV bedrijven (Konarka, Nanosolar)
al belangrijke stappen in deze richting hebben gezet. In projecten kan
de kennispositie worden versterkt, doorbraken worden geforceerd en
nieuwe technologieën versneld worden ingevoerd.
7.7 F8: Depositietechnologie
Definitiezfocusgebied
Het focusgebied depositie behandelt het onderzoek naar en de ontwik-
keling van nieuwe en verbeterde depositieprocessen en bijbehorende
machines. Depositiemachines dienen om een grote verscheidenheid aan
lagen aan te brengen voor diverse wafer-types en dunne-film (organische
en anorganische) zonnecellen. Onderzoek naar verbeterde en nieuwe
processen vindt plaats rond ondermeer atomic layer deposition, plasma-
depositie en depositie op nieuwe substraattypen. Op dit focusgebied is
intensieve interactie met ontwikkelingen rondom materialen, zonnecel-
concepten en productieapparatuur een vereiste. Met name voor organi-
sche zonnecellen is samenwerking met printtechnologie en roll-to-roll-
technologie belangrijk.
Wij voorzien verder verbeterde of nieuwe processen op de volgende
gebieden:
z Atomic Layer Deposition (ALD) voor met
name Al2O3 passivatielagen.
z Plasmadepositie van diverse lagen voor verbeterde
of nieuwe zonnecelconcepten (intrinsiek a-Si,
a-Si al dan niet gedoteerd, SiO2, TCO).
z Plasmadepositiemachines voor bestaande zonnecelstacks
(c-Si) met aanzienlijk verbeterde productiviteit.
z Plasmadepositie bij lage substraattemperaturen
en/of bij atmosferische drukken.
z Depositie op nieuwe substraatvormen, zoals gekromde oppervlakken.
z Depositie van contactlagen door andere technieken
dan printing (elektrochemisch, sputteren, etc.).
z Gepatroneerde depositie.
114
Intensieve samenwerking met projecten op het gebied van materialen,
zonnecelconcepten en productieapparatuur is een vereiste. Voor organi-
sche zonnecellen is samenwerking met onder andere de focusgebieden
printing en roll-to-roll belangrijk.
Businessontwikkeling
Nederland kan op dit focusgebied vooral nieuwe business creëren door
verkoop van machines die een betere prijs/kwaliteitverhouding hebben
en het rendement van het product verhogen. Gecombineerd met de ont-
wikkeling van nieuwe materialen en zonnecelconcepten is het bovendien
mogelijk intellectueel eigendom op te bouwen waarvoor licenties ver-
leend kunnen worden.
Partijenzenzpartners
Kennisinstellingen moeten de kennis van depositietechnologieën verder
ontwikkelen (depositie van absorptielagen, dotering, anti-reflectie lagen,
passivatielagen en geleidende lagen). Met deze kennis moeten machine-
bouwers in samenwerking met hun toeleveranciers nieuwe en verbeterde
machines kunnen ontwikkelen.
Marktintroductie
Op korte termijn worden nieuwe initiatieven verwacht rondom ALD,
integratie in de volledige productielijn die tevens noodzakelijk voor ver-
der succes. Hiervoor moeten de bedrijven uit de waardeketen bereid zijn
tot samenwerking op de langere termijn.
7.8 F9 & F10: Geavanceerde encapsulatie (barrièrelagen en
nieuwe materialen)
Definitie
Encapsulatie (“inpakking”) van (wafer en dunne-film) zonnecellen tot
een module is in belangrijke mate bepalend voor de levensduur van het
product. Encapsulatie draagt bovendien substantieel bij aan de totale
kosten. De encapsulatie fungeert als barrière voor de indringing van
zuurstof en vocht vanuit de omgeving, die de werking van de zonne-
cellen nadelig kunnen beïnvloeden of zelfs tot volledig falen kunnen
leiden. Encapsulatie van cellen kan bijvoorbeeld bestaan uit een combi-
natie van een glasplaat aan de ene zijde en een hermetisch afsluitende
folie aan de andere zijde, met daartussen een transparante folie (“lijm”).
Daarnaast kunnen barrièrelagen worden ingevoegd, bijvoorbeeld om te
voorkomen dat ongewenste stoffen vanuit het glas in het actieve celma-
teriaal dringen. Voor flexibele dunne-film zonnecellen is glas geen optie
115
en daarom is het van belang om goedkope, maar uitstekend werkende
andere materialen of combinaties van materialen (inclusief dunne
barrìèrelagen) beschikbaar te hebben. Zulke materialen moeten ook
op ruwe (of getextureerde) of niet-homogene ondergronden kunnen
worden gebruikt. Hoewel zulke opties bestaan, zijn ze zeer kostbaar en
daarom ongeschikt voor toekomstige grootschalige productie tegen zeer
lage kosten. Het focusgebied “Geavanceerde encapsulatie” biedt ruimte
voor ontwikkeling van materialen, processen en apparatuur. Het domein
kent daarmee aanzienlijke kansen voor Nederland. Het Nederlandse
ecosysteem kan op korte termijn verbeteringen in de huidige technolo-
gieën bewerkstelligen en op langere termijn volledig nieuwe materialen
en concepten opleveren.
Onderzoek binnen dit focusgebied moet zich richten op:
z Nieuwe materialen (of materiaalcombinaties),
en vermindering van materiaalgebruik
z Oplossingen voor depositie van barrières op
een niet-homogene ondergrond
z Nieuwe en goedkope depositieapparatuur, waarmee
snel op grote schaal gedeponeerd kan worden
z Het voorkomen van ongewenste insluitingen, en op termijn
het vinden van alternatieven voor het moeten werken bij
erg schone condities (ter voorkoming van pinholes)
z Verbeteren van de kwaliteit van beschikbare encapsulatiefolies en
het vinden van een alternatief voor het dure EVA/PVB materiaal
z Nieuwe diagnostiek waarmee snel de barrière-
eigenschappen bepaald kunnen worden
Businessontwikkeling
Er is nog veel ruimte voor ontwikkeling van materialen en apparatuur,
en voor met name procesbeheersing. De voorgenomen ontwikkelingen
in PV kunnen ook elders worden gebruikt, bijvoorbeeld in de LED-indus-
trie .Voor de ontwikkelingen op het gebied van flexibele substraten is de
potentie (maar ook de technologische uitdaging) nog een stuk groter.
Partijenzenzpartners
Interesse kan komen uit partijen die zich bezighouden met materiaalon-
derzoek (depositie van lagen of productie van folies), van de kant van
apparatenbouwers (depositie, encapsulatie, laminatie, etc.), en ook van
bedrijven voor wie excellente (en goedkope) barrièrelagen van doorslag-
gevend belang zijn voor het slagen van hun technologie (OPV ontwik-
kelaars, gebruikers flexibele substraten). De lead kan bij elk van deze
116
partijen liggen. Bij o.a. het Holst Centre wordt al veel aan onderzoek en
ontwikkeling gedaan en de successen die daar momenteel behaald wor-
den zouden als basis kunnen dienen voor vervolgprojecten.
Marktintroductie
De marktintroductie van deze technologie is een doorlopend proces. Ver-
beteringen in de huidige technologie zijn op zeer korte termijn mogelijk.
Zodra er een goedkopere, maar kwalitatief vergelijkbare (of betere) laag
beschikbaar komt, zal deze snel worden gebruikt door de PV-industrie.
Het ontwikkelen van nieuwe productietechnologie en apparatuur kan
iets langer op zich laten wachten (termijn van enkele jaren). Voor high-
end toepassingen (zoals OPV) ligt de marktintroductie iets verder weg.
Van belang is alleen dat de technologie beschikbaar is zodra deze derde
generatie PV marktrijp is.
7.9 F11 & F12: In-line inspectie en kwaliteitsbeheersing
Definitie
Ook op het focusgebied “Kwaliteitsbeheersing” is voor de PV-industrie
nog veel te winnen. Via kwaliteitscontrole wordt inzicht verkregen in
kwaliteit van ingangsmaterialen, tussenproducten en uitgevoerde pro-
cesstappen. Dit wordt belangrijker naarmate de fabricageprocessen snel-
ler worden en de toleranties voor procesparameters en productspecifica-
ties nauwer worden. Bij roll-to-roll-productie is ultrasnelle, nauwkeurige
in-line inspectie zelfs een absolute noodzaak.
De ontwikkeling van in-line inspectietools kan opgesplitst worden in
een korte termijn en een langere termijn ontwikkeling. Op korte termijn
is ontwikkeling van in-line inspectietools voor wafer-silicium productie-
lijnen nodig. Deze ontwikkeling loopt momenteel al als onderdeel van
bestaande projecten. Op langere termijn is het ontwikkelen van in-line
inspectietools voor (roll-to-roll) dunne-film productieprocessen een
belangrijk thema.
Het focusgebied biedt daarmee op de korte termijn kansen voor Neder-
land via de ontwikkeling van inspectietools voor kristallijn-silicium PV-
productietechnologie. Zo kunnen Nederlandse machinebouwers applica-
ties geïntegreerd in cel- en modulelijnen verkopen of kunnen specifieke
technologische bedrijven losse applicaties verkopen. Op langere termijn
kan ontwikkeling van dunne-film-inspectietools bijdragen aan het ver-
sterken van het Nederlandse PV-cluster.
117
Technieken als infrarood, ultrasoon, LED en elektro- of foto-lumines-
centie worden op verschillende plekken in het productieproces toegepast.
Veel technieken kunnen momenteel slechts offline worden gebruikt,
andere technieken zijn destructief, of ze werken niet contactloos. Dit
betekent, in combinatie met steeds hogere productiesnelheden, dat
meetgegevens steeds minder representatief worden voor de complete
batch wafers, cellen of panelen.
In het project ZONprom worden meettechnieken ontwikkeld tot appli-
caties voor cellijnen en modulelijnen. De eindresultaten worden eind
2011 verwacht, maar deze zullen niet alle potentiële applicaties afdek-
ken. Voor specifieke plekken in het productieproces kunnen wel klein-
schalige projecten op basis van de ZONprom worden doorontwikkeld. In
elk geval verwachten wij hiervan:
z Inventarisatie van relevante inspectiebehoeften
voor specifieke processtappen
z Inventarisatie van beschikbare relevante apparatuur
z Inventarisatie van technologische mogelijkheden voor
in-line inspectie in specifieke processtappen
z Businesscase ontwikkeling: verwachte ontwikkelingskosten,
verwachte besparingen, verwachte verkoopprijs
z Ontwikkeling van een inspectietool in samenwerking met
een selecte groep relevante Nederlandse partijen.
Op langere termijn is het ontwikkelen van in-line inspectietools voor
dunne film-productieprocessen een belangrijk thema, hetgeen aansluit
bij de focusgebieden van Solliance. Bij de ontwikkeling van roll-to-roll
productietechnologie moeten parallel ook inspectietools worden ont-
wikkeld. Hierbij zal men slechts in beperkte mate kunnen voortbouwen
op in-line inspectietechnologieën uit de kristallijn siliciummarkt, en
zodoende ligt een meer kennisgedreven en open opzet hier voor de hand.
Businessontwikkeling
Ontwikkeling van inspectietools voor kristallijn siliciumproductie draagt
op korte termijn bij aan business voor het Nederlandse ecosysteem.
Nederlandse machinebouwers kunnen applicaties van geïntegreerde cel-
en modulelijnen verkopen. Daarnaast kunnen specifieke technologische
bedrijven losse componenten of applicaties verkopen die door anderen
in complete productielijnen worden geïntegreerd. Op de langere termijn
is ontwikkeling van dunne film inspectietools belangrijk voor het Neder-
landse PV cluster. Wanneer niet alleen machines worden ontwikkeld
maar direct ook inspectietools, kan een totaaloplossing worden geboden.
118
Een productielijn met in-line inspecties en bovenliggende kwaliteitsbe-
heersing biedt in alle gevallen een aanzienlijke meerwaarde. Immers:
z De lijnoperator kan adequaat inkopen, waarbij de kwaliteit
van het geleverde ingangsmateriaal direct kan worden
teruggekoppeld en waar nodig ter discussie gesteld
z De lijnoperator heeft concreet inzicht in de yield van de totale
lijn en in het functioneren van de afzonderlijke deelmodules
z De lijnoperator vermijdt rework of, erger, recalls doordat de
kwaliteit van elke component en processtap wordt bewaakt.
Partijenzenzpartners
Voor kleinschalige korte-termijnprojecten is een beperkt aantal partners
(3-4) wenselijk: een machinebouwer voor cel- of module-productie, een
kennisinstelling, een technologiebedrijf en bij grote voorkeur ook een
producent van cellen en modules. De potentiele partijen brengen deels
ervaring en hun marktpositie in de PV-sector mee, en deels hoogwaar-
dige technische kennis op non-solar gebied zoals beeldverwerking en
patroonherkenning, een domein waarin met name sterke Nederlandse
bedrijven opereren. Zulke projectclusters katalyseren de toepassing van
bestaande kennis op nieuwe gebieden, en versterken gelijktijdig het
solar-ecosysteem.
Marktintroductie
ZONprom zal eind 2011 haar resultaten opleveren. Vervolgprojecten
zullen binnen afzienbare tijd hierna (1 à 2 jaar) met voor de indus-
trie relevante resultaten kunnen komen. De ontwikkeling van volledig
nieuwe apparatuur zal naar verwachting langer duren. De ontwikkeling
van in-line inspectietools voor dunne film roll-to-roll productie zal een
langere doorlooptijd hebben. In eerste instantie moet een groter onder-
zoeksprogramma worden opgezet vanuit Solliance. Het doel daarbij is
om parallel aan dunne film-productietechnologie ook inspectieappara-
tuur te ontwikkelen.
7.10 F13: Green processing
Definitie
Het focusgebied green processing heeft betrekking op het inventariseren,
analyseren en minimaliseren van materiaalgebruik, energieverbruik,
afvalproductie en milieu-impact bij de productie van PV-systemen.
De gehele levenscyclus moet in beschouwing worden genomen: van
grondstoffenwinning tot materiaalverwerking, cel- en moduleproductie,
119
transport, plaatsing en verwerking of recycling na eindgebruik. Op deze
manier moet een kwantitatief overzicht van de milieu-impact tijdens de
levenscyclus van een PV-systeem gegenereerd worden, inclusief sugges-
ties om deze terug te dringen.
Nederlandse bedrijven hebben op dit focusgebied kansen om productie-
processen te ontwikkelen die bijvoorbeeld minder (schaarse of schade-
lijke) grondstoffen en energie gebruiken. Voor de uitwerking van initia-
tieven op dit focusgebied zijn partners nodig die expertise hebben op het
gebied van levenscyclusanalyses, productieapparatuur en cel- en modu-
leproductie. De conclusies van een dergelijk traject kunnen na afloop
direct in de praktijk gebracht worden door de industriële partners.
Businessontwikkeling
Grondstoffen en energie worden in de toekomst schaarser en duurder;
milieu-eisen worden verder aangescherpt. Elke bedrijfstak, ook de sector
zonne-energie, zal slim moeten omgaan met grondstoffen, energie en
regelgeving om rentabiliteit in de toekomst veilig te stellen. Produc-
tieprocessen die minder schaarse grondstoffen en energie gebruiken
geven een financieel stabielere basis voor de toekomst, en daarom zal dit
meer en meer een doorslaggevend criterium worden bij de aanschaf van
productieapparatuur.
Partijenzenzpartnersz
Voor de uitwerking van het focusgebied zijn partners nodig met expertise
op het gebied van levenscyclusanalyse (LCA), productieapparatuur en
celproductie.
Marktintroductie
Alle benodigde gegevens en kennis zijn al beschikbaar, en daarom kan
een project in principe binnen een jaar worden afgerond. De conclusies
kunnen na afloop onmiddellijk in de praktijk gebracht worden door de
industriële partners.
7.11 F14: Materialenonderzoek
Definitie
Het focusgebied materialen is in twee domeinen op te delen: reeds
industrieel toegepaste materialen en nieuwe materialen met betere
of geheel nieuwe functionaliteiten. Bij reeds toegepaste materialen
is er behoefte aan verbeterde beheersing van materiaalproductie en
-verwerking (reproduceerbaarheid, homogeniteit en uniformiteit) en
120
fundamentele begripsvorming van materiaaleigenschappen (zoals de
relatie tussen materiaaleigenschappen en het gekozen productieproces).
Voor het tweede domein geldt dat de PV-industrie behoefte heeft aan
(nieuwe) materialen die bijvoorbeeld hogere celrendementen of langere
levensduren opleveren en/of goedkoper, respectievelijk minder schaars
zijn.
Nederland kan op dit focusgebied een rol van betekenis spelen bij het
vinden van nieuwe en verbeterde materialen. Ook bij materialenonder-
zoek is de groep van partijen die belang heeft bij innovaties groot. Mate-
rialen vormen immers het hart van de PV-technologie en de gehele PV-
industrie is daarom gebaat bij gedegen materiaalonderzoek. Een initiatief
rond materiaaltechnologie kan het beste getrokken worden door een van
de kennisinstellingen vanwege het benodigde fundamentele begrip en de
systematische aanpak.
Specifiek is er behoefte aan:
z Begrip van materiaaleigenschappen als functie van het
vervaardigingproces (welke materiaaleigenschappen moeten worden
gemonitord om de kwaliteit van het eindproduct te beheersen)
z Ontwikkeling van printbare materialen
z Organische absorbermaterialen (stabiliteit, efficiency)
z Nano-materialen (nano-fotonics, nano-materialen voor absorbers)
z Siliciumvervaardiging (zuiverheid, efficiënte productie)
z Levensduurvoorspelling
z Fundamentele materiaalkennis van absorbermaterialen
z Vervanging van zeldzame en/of giftige stoffen (bijvoorbeeld
alternatieven voor CdS, zilververvangers, CZTS)
Businessontwikkeling
Voor de businesscase is niet alleen kostenreductie belangrijk, maar ook
het vinden van alternatieven voor zeldzame en/of milieubelastende
materialen. Nieuwe materialen bieden de mogelijkheid om andere
celconcepten te ontwikkelen, wat tot interessante IP mogelijkheden zal
leiden. Daarnaast zijn er kansen op de raakvlakken van nieuwe materia-
len en de benodigde productieapparatuur en processen.
Partijenzenzpartners
Veel verschillende partijen uit de keten kunnen belang hebben bij de
ontwikkeling van materiaaltechnologie. Materialen vormen het hart van
de technologie, en zijn belangrijk bij de verschillende stappen van het
productieproces. Het is uiterst belangrijk om slimme keuzes te maken.
121
De gehele PV-industrie is daarom gebaat bij gedegen materiaalonder-
zoek. Voor de ontwikkeling van nieuwe materialen is een fundamentele
aanpak nodig en daarom ligt het voor de hand dat het initiatief voor dit
domein komt te liggen bij een van de kennisinstellingen. Vanwege het
grote belang en de mogelijk snelle toepassing van materiaalonderzoek
zullen industriële partners sterk betrokken willen zijn.
Marktintroductie
Wanneer fundamenteel onderzoek bestaande processen beter beheers-
baar maakt (effectieve in-line monitoring en kwaliteitsbeoordeling),
kunnen nieuwe producten snel op de markt worden gebracht. Als
nieuwe materialen kunnen worden gebruikt op goedkopere productieap-
paratuur, zal dat ook leiden tot een groeiende vraag naar zulke appara-
tuur. Hierdoor kan apparatuur in combinatie met materialen op de
markt worden gezet .
7.12 F15: Productieapparatuur voor dunne film PV
Definitie
Op dit focusgebied is nog veel te winnen omdat productietechnologie
voor dunne-film cellen en modules zich in zijn totaliteit nog in een
relatief pril stadium van ontwikkeling bevindt. Dit ondanks het feit dat
enkele individuele fabrikanten een geavanceerd proces en product heb-
ben. Dat uit zich onder meer door het gebrek aan standaardisatie en het
grote aantal in gebruik zijnde processen. Kwaliteitscontrole en -verbete-
ring, kostenreductie, opschaling en vermindering van de down-time zijn
thema’s waarop nog veel vooruitgang geboekt kan (en moet) worden.
Daarnaast is nog een breed scala aan volledig nieuwe materialen en
celconcepten in ontwikkeling die te zijner tijd hun eigen productietech-
nologie en –apparatuur zullen vragen. Centrale partijen bij deze ontwik-
keling zijn niet alleen de apparatuurbouwers zelf, maar ook hun toeleve-
ranciers en onderzoeksinstellingen. Gezamenlijk moeten zij daarbij ook
in staat zijn intellectueel eigendom op te bouwen en dit te vermarkten.
De huidige apparatuur is goed, ook omdat de technologie deels overge-
nomen wordt uit de glascoating- en TFT-displayindustrie, maar er is nog
veel ruimte voor verbetering.
Specifiek is er behoefte aan:
z Apparatuur voor depositie van lagen met toegevoegde functionaliteit
z Lichtmanagement, fotonconversie, barrièrewerking, decoratieve
aspecten realiseren door modificatie van bestaande processtappen
122
z Ontwikkeling van apparatuur met lagere investeringskosten
z Green processing: processen en apparatuur die minder
energie verbruiken, efficiënter met grondstoffen omgaan,
minder milieubelastend zijn, recycling mogelijk maken
z Vervanging van vacuümstappen door droge, atmosferische
processen (AP-CVD, ALD, plasmadepositie)
z Roll-to-roll equipment
z Mechanische scribe stappen die vervangen
worden door lasertechnologie
z Printtechnologie
z Handling van, en depositie op flexibele substraten
z Real time inspectieapparatuur
z Interconnectie-applicaties van dunne film PV
z Apparatuur voor de productie van flexibele formaten
z Integratie en standaardisering van procesaansturing
en -control van opeenvolgende procesmodules
Businessontwikkeling
In dit focusgebied staat de ontwikkeling van innovatieve apparatuur voor
dunne film-PV productie centraal. De hiervoor benodigde kennispositie
kan nog worden uitgebouwd, dus er liggen ook kansen op het gebied van
IP. Kostenvermindering zal ook voor dit focusgebied een drijvende kracht
zijn. Daarnaast staan echter ook schaalvergroting en het faciliteren van
innovatieve processen centraal.
Partijenzenzpartners
Partijen die betrokken kunnen worden bij de ontwikkeling van de beno-
digde apparatuur zijn voornamelijk apparatenbouwers, hun toeleveran-
ciers en de onderzoeksinstellingen. De lead kan bij apparatenbouwers
liggen. Onderzoeksinstellingen kunnen ondersteunen door te voorzien
in de benodigde kennis, en tevens als ondersteuning bij de ontwikkeling.
Marktintroductie
Voor sommige toepassingen zal de marktintroductie op zeer korte ter-
mijn moeten plaatsvinden. Dunne film PV-technologie wordt sinds een
aantal jaren op grotere schaal toegepast. De ramp-up van de verschil-
lende initiatieven zal de komende periode plaatsvinden. Het is daarom
belangrijk om actief deel te nemen aan deze ontwikkelingen en te stre-
ven naar een vooraanstaande technologische positie.
123
7.13 F16: Productieapparatuur voor wafergebaseerde PV
Definitiezfocusgebied
Dit focusgebied behandelt de ontwikkeling van nieuwe en verbeterde
machines en in-line systemen voor silicium cel- en moduleproductie.
Belangrijke onderzoek aspecten zijn daarbij onder meer machine- en
procesintegratie, wafer handling tussen procesmodules, besturingscon-
cepten voor procesbeheersing en reductie van de gevraagde faciliteiten.
Voor Nederland biedt dit focusgebied kansen om bedrijvigheid te genere-
ren via machineverkoop, bestaande uit proces- en handling-modules en
geïntegreerde lijnen. Daarnaast zorgt de levering van service en reserve-
onderdelen, maar ook productieondersteunende software, voor busi-
ness. Kennisinstellingen, oem’s en toeveleranciers moeten daartoe de
handen ineen slaan en gezamenlijk de benodigde kennis en toepassingen
genereren.
De belangrijkste aspecten die aan de orde komen zijn:
z Integratie van processtappen; onderzoek te
ondersteunen met een pilot line
z Integratie van de machines tot compacte en goedkope systemen
z Handling van wafers tussen procesmodules
z Besturingsconcepten voor procesbeheersing
en productieondersteuning
z Reductie van de gevraagde faciliteiten (conditioneren
ruimte, chemicaliën, gaswassen)
z Integratie van interconnectie.
Businessontwikkeling
De business binnen dit focusgebied zal met name gegenereerd worden
door de verkoop van machines, zowel losse procesmodules en geïnte-
greerde lijnen als handling modules. Daarnaast zal er business gegene-
reerd kunnen worden door de levering van service en reserveonderdelen,
maar ook van software voor productieondersteuning. Er komt een steeds
grotere diversiteit aan zonnecelconcepten waardoor het assortiment aan
machines uitgebreid wordt, hetgeen extra business mogelijk maakt.
124
Partijenzenzpartners
Partners in dit focusgebied zijn:
z Technologiebedrijven, maar bovenal de
producenten van productieapparatuur
z Toeleveranciers en softwarebedrijven
z Gebruikers van de machines
z In beperkte mate kennisinstellingen
z Adviesbureaus over inrichting van zonnecelfabrieken
Kennisinstellingen en technologiebedrijven kunnen een bijdrage leveren
aan sub-moduleconcepten voor nieuwe machines, met aandacht voor
het specifiek maken van de apparatuur voor de gevraagde applicatie.
Alleen dan is een aanzienlijke reductie in kostprijs mogelijk. Een zekere
standaardisering van typen zonnecellen is daarvoor nodig.
De producenten van apparatuur bepalen architectuur en functionele
ontwerpen van de machines en lijnen, in nauw overleg met kennisinstel-
lingen, technologiebedrijven en hun klanten. De toeleveranciers spelen
samen met de apparatenbouwers een belangrijke rol bij het bouwen van
betrouwbare en goedkope machines. De productiebedrijven van zon-
necellen en zonnepanelen ondersteunen dit proces bij het opstellen van
specificaties en het testen van prototypes. De nieuwe software kan door
de apparatenbouwers zelf ontwikkeld worden of door gespecialiseerde
softwarebedrijven. Deze laatste kunnen meer universele functionalitei-
ten ontwikkelen voor ondersteuning van processcontrol, productie en
service.
Marktintroductie
Om te komen tot vervolgprojecten moeten geïnteresseerde partijen een
verdere uitwerking geven van de verschillende productconcepten. Voor
bestaande (en geaccepteerde) zonnecelconcepten moeten binnen twee
jaar nieuwe of verbeterde machines voor de markt beschikbaar zijn. Voor
geheel nieuwe materialen of zonnecelconcepten zal dit binnen vier jaar
moeten gebeuren.
125
Het project “Zon op het Zuiden” is een door “Pieken in de Delta” gesub-
sidieerd project waarbij 15 partners onder begeleiding van Berenschot de
roadmap voor de PV sector hebben opgesteld voor de eerstkomende peri-
ode van 5 jaar. De partners hebben 45 medewerkers laten participeren
in dit project en daarnaast zijn 40 additionele medewerkers ingezet door
uit de markt afkomstige bedrijven en instellingen. In totaliteit hebben
er 15 grote bijeenkomsten plaatsgevonden , waar ondermeer workshops
met het elektronisch boardroomsysteem zijn uitgevoerd, aangevuld met
bilaterale bijeenkomsten van de projectteam medewerkers.
Het projectplan van “Zon op het Zuiden” staat in onderstaande figuur
en vormt de rode draad van de projectafloop, waarbij diverse project-
teams zijn geformeerd zoals:
z Het kernteam: Berenschot, ECN, TNO,
Holland Solar, OTB Solar, BOM
z De werkgroepen: Markt, Technologie, Concurrentieanalyse, Synthese
z De redactie van de eindrapporten: Kernteam en experts
Figuur 46: Overzicht van de werkpakketten
Belangrijk aspect bij deze roadmap is de kruisbestuiving die heeft plaats-
gevonden tussen de deelnemers zelf, waarvan de helft van de deelnemers
8. Werkwijze
Tijd
Markt-analyse
Technologie-scan
Concurrentie-analyse
Synthese:Roadmap
Aanpak, projectdefinities en strategievorming
126
afkomstig is uit de PV-sector en de andere helft aspiraties heeft om in
deze sector nieuwe business te gaan ontwikkelen. Tevens komen de part-
ners zowel uit de productontwikkeling en de machinebouw, als ook van
de kennisinstellingen en brancheverenigingen. De rol van de partners
in de keten is ook divers, waarbij zowel OEM-bedrijven, als toeleveran-
ciers van diensten en producten participeerden. Met dit gemêleerde
gezelschap zijn 6 grotere workshops (20 deelnemers per workshop)
uitgevoerd met ondersteuning van het elektronisch boardroom systeem
van Berenschot. Hiermee is veel informatie uit het veld opgehaald, zowel
kwalitatief als kwantitatief, en deze informatie is verder verwerkt in ana-
lyses en bruikbare overzichtsresultaten.
De werkgroepen hebben zich daarna met name verdiept in het verder
in detail onderzoeken van de marktontwikkelingen, technologieontwik-
kelingen en concurrentieanalyses van de belangrijkste ecosystemen in
de wereld. Deze resultaten zijn vastgelegd in 3 werkdocumenten die als
“unterlagen” van de roadmap hebben dienstgedaan. Tijdens de daar-
opvolgende synthesesessies zijn keuzes gemaakt voor de belangrijkste
ontwikkelingen die voor Nederland gaan gelden. Deze belangrijkste
ontwikkelingen zijn verder uitgewerkt in de focusgebieden en worden na
voltooiing van de roadmap verder uitgewerkt in aparte projecten. Inmid-
dels zijn enkele projecten reeds gestart maar er volgen er nog meer.
Wereldwijd zijn er inmiddels vele roadmaps en studies over de PV-
sector beschikbaar, waarbij ieder document een stukje van het totale
beeld oplevert, meestal in een afwijkend tijdsperspectief en afwijkende
omstandigheden. Het verzamelen van informatie heeft vooral bij de
aanvang van het project bijgedragen aan de richtingvorming binnen de
werkpakketten, waarbij het projectplan naar inzicht is bijgesteld aan de
omstandigheden in de markt gedurende de looptijd van het project. De
roadmap “Zon op Nederland” geeft echter het meest complete overzicht
dat er momenteel te krijgen is en is hierdoor een uitstekende reisleider
voor het Nederlandse ecosysteem.
Tijdens de uitvoeringsperiode van de roadmap is parallel het business-
plan voor Solliance geschreven door ECN. De roadmap en het roadmap-
proces heeft sterk bijgedragen aan de samenwerking tussen de partners
en vandaaruit aan de totstandkoming van Solliance. Dit voor Nederland
maar ook wereldwijd unieke resultaat wordt gezien en gevoeld als een
mooi resultaat van de samenwerking tussen de kennisinstellingen, en is
met name gebaseerd op de kwaliteit in de omgang van de medewerkers
met elkaar. Laat dit een voorbode zijn voor een zonnige toekomst.
127
9.1 Partners
De 15 bedrijven en kennisinstellingen met samen 40 personen
ECN Kennisinstelling
Beltech machinebouw
CCM Machinebouw
Chematronics Ondersteuning
Holland Solar Branchevereniging
Meco Machinebouw
Minase Ondersteuning
NTS-Group Machinebouw
OM&T Kennisbedrijf
OTB Machinebouw
Sioux Technologies Machinebouw
Solland Solar Productleverancier
TNO Kennisinstelling
TMC Kennisbedrijf
TU/e Kennisinstelling
Berenschot Procesbegeleiding roadmap
9. Betrokkenen
128
9.2 Externen
De 20 aanvullende bedrijven en kennisinstellingen met samen 40
personen
AAE Machinebouw
DHV Ondersteuning
Holland Innovative BV Ondersteuning
KEMA Ondersteuning
Fuji Film Productleverancier
Air Liquide Machinebouw
Levitech Machinebouw
Philips Productleverancier, machinebouw
Delta Productleverancier
Sungergy Producttoepasser
Tindoz Productleverancier
Technobis Mechatronics Machinebouw
Scheuten Solar Productleverancier
NXP Productleverancier
Peer+ Productleverancier
Tempress Machinebouw
Smit Ovens Machinebouw
M2I Kennisondersteuning
EZ Ondersteuning
129
GW(p) gigawatt(piek) – eenheid van vermogen
MW(p) megawatt(piek) – eenheid van vermogen
kW(p) kilowatt(piek) – eenheid van vermogen
W(p) watt(piek) – eenheid van vermogen
kWh kilowattuur – eenheid van energie
TU/e Technische Universiteit Eindhoven
ECN Energieonderzoek Centrum Nederland
R&D onderzoek en ontwikkeling
CdTe cadmiumtelluride
CIGS koper-indium/gallium-diselenide/sulfide
CZTS koper-zink-tin-selenide/sulfide
OPV organische PV
a-Si amorf silicium
mc-Si microkristallijn silicium
mc-Si multikristallijn silicium
sc-Si monokristallijn (single crystal) silicium
UMG upgraded metallurgical silicon (gezuiverd metallurgisch silicium)
III-V familie van halfgeleidermaterialen opgebouwd uit elementen uit de groepen III en V van het periodiek systeem
ITO indium-tinoxide (een transparante geleider)
TCO transparant geleidend oxide
DSC kleurstof (dye-sensitized) zonnecel
CPV concentrator PV
ALD Atomic Layer Deposition
CVD Chemical Vapor Deposition
PVD Physical Vapor Deposition
NIR Nabij InfraRood
LED Light-Emitting Diode
µm micrometer (0,001 mm)
pmc product-marktcombinatie
BIPV Building Integrated PV
FiT Feed-in Tariff (terugleververgoeding)
10. Begrippen- en afkortingenlijst
131
11. Literatuurlijst
TechnologyzRoadmapzSolarzPhotovoltaiczEnergy,zInternationalzEnergyz
Agency (IEA) (2010), Paris, France. www.iea.org/papers/2010/pv_road-
map.pdf
Jaeger-Waldau, A., PVzStatuszReportz2010, Office for Official Publications
of the European Communities, Luxembourg, EUR 24344 EN, ISBN 978-
92-79-15657-1. http://re.jrc.ec.europa.eu/refsys/pdf/PV%20reports/
PV%20Report%202010.pdf
Trendszinzphotovoltaiczapplicationsz1992-2009, Report IEA-PVPS
T1-19:2010. www.iea-pvps.org/products/download/Trends-in-Photovol-
taic_2010.pdf.
GlobalzMarketzOutlookzforzPhotovoltaicszuntilz2014, EPIA, 2010. http://
www.epia.org/fileadmin/EPIA_docs/public/Global_Market_Outlook_
for_Photovoltaics_until_2014.pdf
SolarzGenerationz6, Greenpeace and EPIA (2010). www.epia.org/publica-
tions/epia-publications.html.
Green, M.A., K. Emery, Y. Hishikawa and W. Warta, SolarzCellzEfficiencyz
Tablesz(Versionz37), Prog. Photovolt.: Res. Appl. 19 (2011) 84-92.
Compilationzofzbestzresearchzsolarzcellzefficienciesz(revisionzSept.z2010).
Data verzameld door L. Kazmerski, National Renewable Energy
Laboratory (NREL). Beschikbaar via http://en.wikipedia.org/wiki/
File:PVeff(rev100921).jpg.
Renewablesz2010:zglobalzstatuszreportz(rev.zSept.z2010), Renewable Energy
Policy Network for the 21st Century. www.ren21.net/Portals/97/docu-
ments/GSR/REN21_GSR_2010_full_revised%20Sept2010.pdf
AzStrategiczResearchzAgendazforzPhotovoltaiczSolarzEnergyzTechnology,z
European Photovoltaic Technology Platform (2007), Office for Official
Publications of the European Communities, Luxembourg, ISBN 978-92-
79-05523-2. www.eupvplatform.org.
132
Today’szactionszforztomorrow’szPVztechnology;zAnzImplementationzPlanz
forzthezStrategiczResearchzAgendazofzthezEuropeanzPhotovoltaiczTechnologyz
Platform,zEuropean Photovoltaic Technology Platform (2009), Office for
Official Publications of the European Communities, Luxembourg, ISBN
978-92-79-12391-7. www.eupvplatform.org.
SETzforz2020z(Executivezsummary), European Photovoltaic Industry Asso-
ciation (2009). www.setfor2020.eu/en/executive-summary.
AcceleratedzandzExtendedzJapanesezPVzTechnologyzRoadmapzPV2030+,
NEDO, Japan (2009). www.pvgroup.org/cms/groups/public/docu-
ments/web_content/ctr_030885.pdf.
Energiekonzeptz2050:zEinezVisionzfürzeinznachhaltigeszEnergiekonzeptzaufz
BasiszvonzEnergieeffizienzzundz100%zerneuerbarenzEnergienzForschungsVer-
bundzErneuerbarezEnergien (FVEE), 2010. www.fvee.de/fileadmin/poli-
tik/10.06.vision_fuer_nachhaltiges_energiekonzept.pdf.
133
Agentschap NL
Ministerie van Economische Zaken, Landbouw en Innovatie
134
135
Berenschot Groep B.V.Europalaan 403526 KS UtrechtT +31 (0)30 291 69 16E [email protected]
Berenschot is een onafhankelijk organisatieadviesbureau met
500 medewerkers in de Benelux. Al ruim 70 jaar lang verrassen
wij onze opdrachtgevers in de publieke en private sector met
slimme en nieuwe inzichten. We verwerven ze en maken ze toe-
pasbaar. Dit door innovatie te koppelen aan creativiteit. Steeds
opnieuw. Klanten kiezen voor Berenschot omdat onze adviezen
hen op een voorsprong zetten.
Ons bureau zit vol inspirerende en eigenwijze individuen die
allen dezelfde passie delen: organiseren. Ingewikkelde vraag-
stukken omzetten in werkbare constructies. Door ons brede
werkterrein en onze brede expertise kunnen opdrachtgevers ons
inschakelen voor uiteenlopende opdrachten. En zijn we in staat
om met multidisciplinaire teams alle aspecten van een vraagstuk
aan te pakken.
Berenschot is aangesloten bij E-I Consulting Group, een
Europees samenwerkingsverband van toonaangevende bureaus.
Daarnaast is Berenschot lid van de Raad voor Organisatie-
Adviesbureaus (ROA) en hanteert de ROA-gedragscode.