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 contact@berenschot.nlwww.berenschot.nl

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.