Innovaties op PV gebied
Agro PV en dubbelzijdige panelen (2023)
Naast het opwekken van elektriciteit wordt met de warmte van het zonlicht water verwarmd dat de cel in de vorm van waterdamp kan afvoeren. Het resultaat is een oppervlak dat zo’n 26 graden koeler is dan normale zonnecellen. De onderzoekers geloven dat hierdoor hun cel zo’n 13 procent efficiënter is dan normale zonnecellen. Daarnaast willen ze onderzoeken of zout water kan worden gebruikt om drinkwaterte maken. Ze worden gemaakt van hydrogels en bamboevezels met lage onderhouds- en productiekosten relatief laag. Vooralsnog bestaat het zonneblad alleen nog in het laboratorium.
Het Australische 5B kan ruim één megawatt aan zonnepanelen in één dag kan installeren met 10 personen door een rek te gebruiken met 90 zonnepanelen dat kant en klaar uitgevouwen kan worden.
Geprinte zonnepanelen (2022)
Ze zijn te printen voor 8 euro per m2.
Lichtgewicht zonnepanelen (2021)
Een zonnepaneel dat de helft minder weegt dan (of de helft weegt van) een normaal paneel, maar verder precies hetzelfde werkt. Helemaal duurzaam geproduceerd en dankzij het lagere gewicht te plaatsen op elk dak. Ook, of vooral, op de bedrijfsdaken van distributiecentra en andere gebouwen die vaak niet zo sterk zijn. En die panelen hebben dan ook nog eens een CO2-uitstoot die 80 procent lager ligt en zijn PFAS vrij.
Een combinatie van de juiste kunststoffen (Sabic) en slimme toevoegingen, die het net zo transparant én net zo stevig maakte als glas. De fabriek van Solarge start in 2022 met de productie van 500.000 m2
Het Nederlandse Energyra maakt zwarte IconIQ-panelen die zo’n 10 procent duurder zijn maar de lichtste versies wegen slechts 3 kilo, terwijl een gangbaar paneel tussen de 20 en 25 kilo weegt en hebben een vermogen van meer dan 350 wattpiek. Dit door achterzijde contact silicium cellen. Die leveren meer stroom op omdat de zonnecellen aan de achterkant met elkaar verbonden zijn. Bij traditionele panelen is dat aan de voorkant. Die zijn hierdoor ook nog eens beter bestand tegen schade, breuk en hogere temperaturen. Daarom zit er dertig jaar garantie op de panelen. DSM ontwikkelde een speciale nano-coating waardoor de lichtinvalshoek verbetert als de zon opkomt of onder gaat, en dus de opbrengst.
Zonnevelden en de ondergrond (2021)
Onderzoek van TNO wijst het volgende uit:
Door zonnepaneelvelden stopt de aanvoer van voedsel en koolstof in de bodem omdat planten niet meer kunnen doen aan fotosynthese. Het hele ecosysteem van schimmels, bacteriën, wormen en mollen raakt uit balans. De natuurlijke kracht van de bodem gaat verloren. Onder zonnepanelen op het zuiden met een lagere bedekkingsgraad groeien veel meer planten dan onder oost-west panelen. De beste oplossing blijkt het gebruik van semi-transparante en tweezijdige zonnepanelen. Die leveren evenveel rendement én zorgen voor een goede bodem.De zogenoemde bifacial zonnepanelen compenseren het verlies van het doorgelaten licht omdat ze het gereflecteerde licht van de bodem via de achterkant van het paneel ook omzetten in stroom. Ze hebben ongeveer dezelfde prijs.
Een Duitse oplossing
Plaats bifasale zonnepanelen die zowel aan de boven- als aan de onderkant stroom opwekken verticaal, met één zijde gericht naar het oosten en de andere dus naar het westen. Ten eerste heb je veel minder ruimte nodig om een bepaald aantal panelen te kunnen plaatsen. Een rij is dan 10 centimeter breed, tientallen of honderden meters lang en, als je twee panelen boven elkaar plaatst, 3 meter hoog. Omdat de panelen niet in elkaars schaduw moeten staan worden ze 8 meter uit elkaargeplaatst. Koeien kunnen er nu gemakkelijk grazen. Ook een flinke landbouwtrekker kan tussen de rijen door. Tot wel 90 procent van het land blijft voor agrarische doeleinden beschikbaar.
Landbouw onder zonnepanelen (2022)
Men doet nu onderzoek naar transparante zonnepanelen waaronder aardbeien, frambozen, rode bessen, blauwe bessen, kersen, appels en peren worden geteeld. Daarnaast een verrijdbare gebogen tunnel met zonnepanelen op rails voor akkerbouw en grasland. En tenslotte een transparante overkapping met zonnepanelen waaronder vollegrondsgroente zoals asperges worden verbouwd.\
Gekleurde zonnepanelen
Wand met zonnepanelen bij Ikea (2021)
want de daken liggen al vol.
Frabozen zijn een bosgewas en het kan niet goed tegen de zon. Onder zonnepanelen doen ze het prima. Net als rode bes, blauwe bes, aarbei, braam. Misschien ook peren en kersen. We hebben 20.000 ha fruit. Genoeg oor 16 GWp.
of op vuilstorten, bedrijveterreinen die niet van de grond gekomen zijn, uitgeputte gronden etc.
Of op kleine perselen afgeschermd door hagen of dat je er kan sporten, hardlopen, de hond uitlaten.
Panelen zonder glas. (2021)
Door het glas en aluminium frame weg te doen wegen de zonnepanelen van een bedrijf uit Singapore maar 6 kilo per vierkante meter; minder dan de helft van normale panelen.
Flexibel, semi-tranparant perovskiet (2021)
Koreaanse onderzoekers uit de stad Busan hebben een zonnepaneel gemaakt dat extreem flexibel is, semi-transparant en ook nog eens een degelijk rendement haalt. Het van perovskiet gemaakte zonnepaneel is flinterdun, maar kon in het onderzoek toch 10.000 keer gevouwen worden zonder stuk te gaan. Oplaadbare kleding en andere flexibele toepassingen liggen nu in het verschiet.
Tandemzonnecellen (2021)
Deze zonnepanelen zijn een combinatie van dunnefilm- en kristallijnsiliciumtechnologie. Men wil komen tot een commercieel zonnepaneel met een rendement van 30 procent. Op de langere termijn verwachten we niet 2, maar zelfs 3 of 4 materialen te kunnen stapelen en een zonnepaneel met 40 procent rendement tegen lage kosten te kunnen vervaardigen.
Wat is nog te verbeteren voor kristallijnsiliciumzonnecellen
- coatingtechnologieën en
- oppervlaktelagen met plasma- en atoomlaagdepositie.
Het kosteneffectief opschalen naar 25 procent rendement is het doel, naar verwachting de limiet voor kosteneffectieve productie.
TOPcon contacten (2023)
Waar perc-technologie al 5 jaar lang mainstream is voor de productie van zonnecellen voor zonnepanelen, is er een nieuwe dominante technologie op komst: tunnel oxide passivated contacts, oftewel TOPCon.Aangezien de conversie-efficiëntie van perc-technologie voor massaproductie de theoretische limiet heeft bereikt, worden n-type zonnecellen zoals TOPCon en heterojunctie (hjt) de baanbrekende techniek te midden van een hevige concurrentiestrijd.
CO2 neutrale zonnepanelen (2021)
Elkem uit Noorwegen wil de CO2 die vrijkomt bij verbranding van aardgas of kolen opvangen. Daar maakt het vaste koolstof van. Die koolstof is weer nodig in het maakproces van silicium. Zo ontstaat een koolstofkringloop, waarmee - volgens Elkem - het hele proces CO2-neutraal kan worden.
Panelen op groene daken leveren meer op
Onderzoek in Syndey Kaal zegt dat panelen op een groene dak 14 % meer opleveren. Een groen dak blijft overdag een stuk koeler blijft. Op sommige momenten was het groene dak zelfs 20 graden koeler. Planten brengen waterdamp in de lucht en geven daardoor extra koeling.
Verplichting
Gemeenten krijgen vanaf 1 januari 2022 de mogelijkheid om gebouweigenaren, zowel burgers als bedrijven, te verplichten hun dak te gebruiken voor het plaatsen van zonnepanelen, om zo de energietransitie te stimuleren.
Panelen van meer dan 550 WP
In 2020 startte het Chinese JA Solar met de massaproductie van zonnepanelen met een vermogen van 545 wattpiek. Dit met nieuwe celtechnologie met M10 siliconen wafers. Prijs nog onbekend.
Ook toonde het bedrijf op een vakbeurs een prototype van een zonnepaneel de JumboBlue. Dit model maakt gebruik van een drievoudig uitgesneden cel, waardoor een maximaal vermogen van 800 wattpiek wordt behaald. Dat zou een record zijn.
Heliatek – ultradun zonnefolie van organisch materiaal
Na 14 jaar ontwikkelen werd de zonnefolie van Heliatek verkozen tot winnaar van de Green Quest 2020. De folie kan letterlijk overal uitgerold worden: op daken en muren, rechte of kromme oppervlakken en op termijn zelfs transparant in ramen. Bovendien is het product gemaakt van milieuvriendelijke grondstoffen en kan het na een levensduur van 20 jaar eenvoudig gerecycled worden. De CO2-uitstoot van het productieproces is maar liefst tien keer lager dan van de gebruikelijke toepassingen van zonne-energie.
Triple Solar: zonne-energie en warmte in één product
De Engie prijs voor de beste technologische innovatie (2020) ging naar Triple Solar. Dit bedrijf maakt zonnepanelen die niet alleen duurzame stroom leveren, maar ook warm water en warmte. Een ideale oplossing om huishoudens van het gas af te krijgen. De voorkant bestaat uit fotovoltaïsche cellen die stroom produceren, de achterkant is een thermische wisselaar. Die zorgt in combinatie met een warmtepomp voor verwarming en warm water.
Wat kunnen we verwachten (2023)
In 2023 is meer dan 33,2 procent rendement behaald door een perovskiet-siliciumtandemzonnecel. Vrijwel niemand geloofde in die tijd dat het ooit veel meer dan 20 procent zou worden. Het rendement van kristallijn silicium is ook fors toegenomen.
Het rendement neemt jaarlijks met zo’n half procent toe en dat is fenomenaal. Een modern zonnepaneel heeft nu een rendement van meer dan 20 procent. In laboratoria is al een efficiëntie van 26,8 procent geboekt.Het theoretische maximum ligt op 29,4 procent.
Men ontwikkelt door met heterojunctie- en TOPCon-zonnecellen en in bifacials op korte termijn. De volgende logische stap is silicium in tandem met perovskiet waarmee dunne, goedkope en zeer efficiënte zonnecellen worden gemaakt die uitermate geschikt zijn voor toepassing in tandem met silicium. Maar we weten nog niet hoe stabiel ze zijn. Over 4-5 jaar zullen ze wel verschijnen.
Door een laag perovskiet toe te voegen, en in de verdere toekomst meerdere lagen, ontstaan nieuwe limieten en daar groeien we langzaam toe. Dat is de toekomst.
Daarnaast wordt er hard gewerkt aan dunnefilmzonnefolies, bijvoorbeeld ten behoeve van integratie met gebouwen, in nieuwbouw, ramen, gevels, auto’s, infrastructuur.
Van Geest "ik verwacht vooral veel van solar nano-coatings: dunne laagjes die zonne-energie opwekken, op elk oppervlakte aangebracht kunnen worden en radicaal goedkoper worden dan zonnepanelen. Maar ook quantum-tunneling is een interessante: het opvangen van infrarode straling uit het universum".
(2020) Zonnecellen worden veel goedkoper als producenten ze minder dik maken. Technisch is het binnenkort mogelijk om de cellen 75 procent dunner te maken, zonder dat de efficiëntie veel daalt. Dat is de conclusie van een onderzoek van het Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Tien jaar geleden gingen te veel dunne zonnepanelen stuk en de efficiëntie nam dramatisch af. Die problemen zijn nu verleden tijd. De machines gaan voorzichtiger met het materiaal om en zijn nauwkeurig genoeg om ook in dunne zonnecellen hoge efficiëntie te halen. Zonder problemen kan de dikte naar 100 micrometer. Men wil ook de zonnecellen laten groeien op een plaat i.p.v. in hele dunne plakjes af te snijden van een rol.
Bij deze technologie wordt een hele zonnecel in 2 gelijke helften verdeeld. Hierdoor wordt de elektrische stroom die per zonnecel wordt gegenereerd gehalveerd, met als gevolg dat het weerstandverlies wordt gereduceerd tot een kwart. Op die manier stijgt de energieopbrengst en worden tegelijkertijd de zonnecellen veel minder warm. Naast dat dit het risico op hotspots verlaagt, draagt dit bij aan een verlenging van de levensduur van de pv-modules. De zonnecellen zijn bovendien uitgerust met 3 kleine aansluitdozen in plaats van slechts 1, waarbij elke aansluitdoos is uitgerust met 1 bypass-diode. Dit heeft als voordeel dat er minder warmte wordt overgedragen aan bovenliggende zonnecellen, zodat de zonnepanelen langer meegaan en de algehele prestaties van het systeem verbeteren.
Tot 395 wattpiek
De NU-BA385- en NU-JB395-zonnepanelen met 144 zonnecellen zijn geschikt voor grote installaties op de grond en op daken. De NU-JB395 levert met 395 wattpiek het hoogste vermogen, bij een module-efficiëntie van 19,6 procent en 1.500 volt systeemspanning.
De NU-JC330 met 120 zonnecellen heeft een vermogen van 330 wattpiek en een module-efficiëntie van 19,5 procent. Dit maakt het zonnepaneel volgens Sharp geschikt voor industriële dakinstallaties en woonprojecten.
Vuil en zand zijn funest voor het rendement van zonnepanelen. Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven en Wageningen University & Research ontwikkelen nu een coating met vloeibare kristallen die het oppervlak van zonnepanelen zelfreinigend moet maken. De kristallen kunnen met behulp van elektriciteit van vorm en functie veranderen. Door de coating kunnen de laklaagjes op zonnepanelen van tijd tot tijd trillen, waardoor vuil en zand van het oppervlak verdwijnen. In feite wordt het oppervlak daarmee zelfreinigend.
Zonnepanelen reinigen kan ook als onderstaand
De ontwikkeling van zonnepanelen leek lange tijd stil te staan. Het gemiddelde vermogen lag de laatste jaren zo rond de 275 Watt Piek (Wp) en steeg nauwelijks. Hedendaags loopt het piekvermogen van een paneel op tot 330 Wp. LG komt nu dus met een commercieel zonnepaneel van 390 Wp.
In plaats van witte of zwarte folie hebben deze panelen een glasplaat, waardoor de zonnecellen lichtenergie kunnen opnemen aan beide zijdes. je kan dit ook nog uitrusten met tracking units, die het traject van de zon gedurende de dag volgen. Daardoor is het mogelijk de zonkracht aan het begin en het einde van de dag efficiënter te benutten. Dit zijn ook de momenten waarop de energievraag het grootst is. Ook kunnen de zonnepanelen een ultra-reflectief en UV-bestendig textiel, gemaakt van polypropyleen (kunststof) hebben waardoor het albedo-effect (de hoeveelheid zonnestralen die door het oppervlak worden teruggekaatst) tot wel zes keer wordt verhoogd. Zo verhoog je de productie met 40 %. Soli Tek is er mee bezig en heeft zo'n park in de Oekraine aangelegd.
Efficiency records
Diverse bedrijven en onderzoekscentra hebben recentelijk kristallijn siliciumzonnecellen met een efficiency van meer dan 25 procent gedemonstreerd via hybride tandemcellen. Perovskiet zonnecellen kunnen 28 procent halen.
In innovatieproject HIPER, oftewel High-Efficiency Si Perovskite Tandem Solar Cells, werkt Solliance aan doorontwikkeling. Pervoskiet zonnecellen met nanostructuren van aluminiumoxide (AL2O3). Ze zijn te printen. Het heeft de potentie om wereldwijd de economics of silicion photovoltaic op z’n kop te zetten.
Het aantal patenten en publicaties vliegt de pan uit. Het kunstmatig verkregen kristal is niet alleen de helft goedkoper, perovskiet is ook veel stabieler en zorgt voor een extreem hoog rendement, vele keren hoger dan dat van silicium. Voor de eerste zonnecellen op de markt konden worden gebracht, moest wel een lastig probleem worden opgelost: perovskiet is zeer gevoelig voor vocht. Speciale beschermlaagjes moeten dat nu voorkomen. In 2023 werd een speciale coating op basis van nikkeloxide ontwikkeld waardoor efficiency van 90 procent met een rendement van 25,6 procent; zelfs bij hoge temperaturen rond de 60 graden Celsius gedurende meer dan 1.000 uur werd gehaald.
In (2021) werd een nieuwe high-tech lijm ontwikkeld die de perovskiet zonnecel robuuster maakt. Waar een gewone perovskiet-cel na 700 uur al op slechts 80 procent van de oorspronkelijke energie zat, gebeurde dit bij de versterke cel pas na 4000 uur. En daarmee is massale toepassing een stap dichterbij.
Voor een perovskietzonnepaneel is het recordrendement momenteel 18 procent. De verwachting is dat deze technologie grootschalige toepassing – tegen lage kosten – mogelijk is in de jaren na 2024-2025.
Het onderzoek van TNO zal zich daarbij de komende jaren concentreren op opschaling, stabiliteit en moduletechnologie. Weeber besluit: ‘Het labrecord voor een tandemzonnecel met een toplaag van perovskiet en bodemcel van kristallijnsilicium ligt al op bijna 30 procent. Een zonnepaneel met een rendement van 30 procent komt dus écht in zicht.’
Door twee technologieën te combineren kan licht nog beter omgezet worden in zonnestroom. Dit levert een omzettingsrendement (licht-naar-elektriciteit) op van 30,2%. Dit is ruim een derde beter dan de meest gebruikte huidige industriële zonnecellen, die een rendement hebben van maximaal ongeveer 22%. Door de combinatie van een cel die geoptimaliseerd is voor hoge-energiefotonen (ultraviolet en zichtbaar licht) met een andere cel die geoptimaliseerd is voor de omzetting van lage-energiefotonen (infrarood), kan meer elektrische energie uit zonlicht worden gehaald. Het nieuwe ontwerp absorbeert bovendien gelijktijdig het beschikbare licht aan beide zijden.
Het is inmiddels mogelijk om de dubbelzijdige dunnefilm panelen betaalbaar en snel te maken. De grondstoffen voor Perovskiet zijn heel goedkoop en ze hebben maar een heel dun laagje nodig. Het kan relatief eenvoudig worden aangebracht op een ondergrond, waardoor er geen dure machines nodig zijn. Bovendien wordt perovskiet bij lage tempraturen aangebracht, waardoor productiekosten laag zijn en minder energie nodig is.
Men heeft een apparaatje gemaakt dat perovskiet bevat en dat zonlicht opvangt en omzet in elektriciteit. Perovskeit werkt in theorie beter dan silicium, maar is kwetsbaar, en vereist b.v. platinum om goed te werken. Dat verving men door koolstof. Daarnaast voorzagen ze het hele apparaat van een beschermend polymeerlaagje, waardoor het lange tijd in water kan. In de beste omstandigheden werd bijna 7 procent van de zonne-energie omgezet in waterstof. Als je losse zonnepanelen gebruikt om elektriciteit op te wekken, en die elektriciteit vervolgens gebruikt om waterstof te maken, is de efficiency hoger. Maar dit apparaat kan lang lange tijd doorwerken door het buiten in de zon in een bak water te leggen, en kan zo lange tijd eenvoudig waterstof maken. Omdat alles in één module zit, kan je het eventueel zelfs gebruiken als draagbare waterstoffabriek - hoewel er wel veel zonlicht nodig is om een bruikbare hoeveelheid brandstof te maken.
Lumiduct transparante zonnepanelen
Website zie hier triple junction zonnepaneeltjes (die in de ruimtevaartindustrie gebruikt worden) krijgen licht van een soort lenzen. De panelen werken alleen als de zon schijnt en en als ze goed in de zon gedraaid zijn. De panelen moeten dus de zon volgen (en hebben dus een tracer systeem). 65 kWh opbrengst per m2. Het voordeel is dat licht binnen blijft vallen. We hebben steeds meer gebouwen met glazen wanden. Wie weet is dit een uitkomst. Je kan ze integreren met LED verlichting b.v. voor een videowall.
DSC's
In 2022 werd het efficiëntierecord in Zwiterserland van transparante zonnepanelen gebroken. Meer dan 15 procent bij direct zonlicht, en 30 procent bij omgevingslicht. Maakt dit de weg vrij voor energieopwekkende ramen?
Ze hebben een nieuw soort kleurstofgevoelige zonnecel (DSC) ontwikkeld Dye-sensitised solar cells (DSC’s), ook bekend als Grätzel-cellen, zijn een type goedkope zonnecellen. De technologie omvat het gebruik van fotogevoelige kleurstof op het oppervlak van een halfgeleider om zichtbaar zonlicht om te zetten in energie. Door moleculen toe te voegen die door licht worden geactiveerd ( transparante fotosensibilisatoren) kan licht over het hele zichtbare lichtspectrum worden geabsorbeerd.
De Zwitsers hebben een technologische doorbraak geforceerd door ze ook omgevingslicht te laten opvangen, dat vervolgens wordt omgezet naar stroom.
In Denemarken wordt al gebruik gemaakt van een vergelijkbare technologie. Aan de gevel van de International School in Copenhagen zijn ongeveer 12.000 transparante DSC-zonnepanelen bevestigd. De cellen leveren ongeveer 300 megawattuur elektriciteit per jaar. Het enig nadeel is dat ze blauw zijn en dus niet geschikt om als raam te dienen.
Volgens de Amerikaanse onderzoekers zouden transparante zonnetechnologieën in de toekomst zo’n 40 procent van de Amerikaanse energiebehoefte kunnen dekken en in combinatie met zonnecellen op daken en adequate batterijtechnologie zelfs 100 procent.
Geen zonnepanelen, maar zonneblokken Solar Squared van de Britse Universiteit van Exeter. De glazen blokken kunnen naadloos geïntegreerd worden in de architectuur van een gebouw, zowel in muren als daken. De blokken zorgen er daarnaast voor dat de efficiëntie van de zonnecellen in het blok verhoogd wordt, omdat ze in staat zijn om het inkomende zonlicht te focussen op de zonnecellen. Opbrengst en kosten zijn nog onbekend.
Zonnepaneel voor bewolkt weer
Solarwatt heeft een zonnepaneel ontwikkeld dat beter functioneert bij weinig licht.
Het zonnepaneel is gebouwd met PERC-cellen. Deze cellen behalen het meeste rendement uit het onderste deel van de zonnecel. Dit is de plek waar de kleuren worden opgevangen die vaak wél door wolken worden doorgelaten. Wolken werken namelijk als een filter voor zonlicht en zorgen ervoor dat bepaalde kleuren worden tegengehouden. Ook zorgen de PERC-cellen ervoor dat er minder energie verloren gaat.
De achterkant van de panelen is gemaakt van glas in plaats van kunststof, de zogenoemde glas-glas panelen. Over het algemeen gaan de prestaties van een zonnecel omlaag naarmate de cel warmer wordt. Het glas van deze panelen houdt de zonnecellen echter koeler, waardoor het rendement hoger is. Daarnaast beschermt het glas tegen schadelijke invloeden van vocht en zuurstof. Dit is gunstig voor de levensduur van de zonnepanelen.
Zonnecel die haar eigen energie opslaat
Amerikaanse onderzoekers hebben een zonnecel ontwikkeld die zijn eigen energie opslaat. De zonnecel wordt dus tegelijk een batterij. De nieuwe zonnecel is van titaniumgaas gemaakt en vertoont kleine mazen. Onder het gaas bevindt zich een laag poreuze koolstof, daaronder een plaatje lithium. Daardoor kan er lucht in de cel komen. Licht en zuurstof zetten chemische reacties in gang waardoor de batterij zichzelf oplaadt.
Via een nieuw procedé worden elektronen van de zonnecel naar de batterij-electrode overgebracht. Dat lost een belangrijk probleem op. Wanneer zonne-energie in een externe batterij wordt opgeslagen, gaat makkelijk 20 procent elektriciteit verloren. In de nieuwe zonnecel heb je zulk verlies niet.
Bovendien werkt het proces in twee richting: bij het opladen komt zuurstof vrij en bij het ontladen wordt zuurstof weer opgenomen. De batterij ademt als het ware.
De zonnecel batterij werd ontwikkeld aan de Ohio State University, meldt Nature Communications. De onderzoekers denken dat met de nieuwe ontwikkeling de kostprijs voor zonne-energie met een kwart kan dalen.
Het onderzoek wordt gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Energie. De onderzoekers bekijken nu of ze met nieuwe materialen de zonnebatterij nog krachtiger kunnen maken.
Dunne film zonnepanelen
Dunne film zonnepanelen, ook wel CIS zonnepanelen en cigs zonnepanelen, genoemd zijn de laatste jaren in opkomst. Ze worden nog niet zoveel geplaatst als de gangbare kristallijne zonnepanelen, maar het aandeel van dunne film neemt zeker toe.
Rendement
circa 20% lager dan normale zonnepanelen maar als je maximaal rendement uit de gekochte capaciteit wenst te halen dan hebben ze meer rendement. Ze zijn minder temperatuurgevoelig waardoor ze juist bij zonnige warme dagen circa 2 tot 7% beter presteren dan poly/mono zonnepanelen. Bij indirect zonlicht (bewolkte dagen) zijn er nauwelijks verschillen.
Voordelen
Ze zijn diep zwart wat een prachtig uiterlijk heeft. Het uiterlijk is verreweg het beste argument om voor dunne film zonnepanelen te kiezen. Daarnaast kan de opbrengst per capaciteitseenheid (WP) iets hoger zijn, echter gaat dit veelal teniet door het extra dakoppervlakte dat nodig is.
Nadelen
In bepaalde gevallen moeten deze zonnepanelen geaard worden, omdat anders versnelde degradatie (aftakeling) optreedt. Daarbij is het relevant of de dunne film zonnepanelen enkel of dubbel geïsoleerd zijn. Zijn ze enkel geïsoleerd dan is aarding aan te raden. Zijn de panelen dubbel geïsoleerd dan is aarding niet noodzakelijk.
In principe kunnen alle omvormers worden aangesloten op dunne film zonnepanelen, maar moet men extra alert zijn als het gaat om het spanningsbereik van de omvormer. Daarbij is vooral het maximale voltage van belang. Bij een dunne film zonnepaneel kan het voltage hoger liggen dan bij een kristallijn zonnepaneel. Als deze vervolgens in serie staan kan de totale spanning hoog oplopen. Dit mag het maximum van de omvormer niet overschrijden. Overschrijding zorgt voor een uitschakeling van de omvormer of kan de omvormer zelfs schaden.
Voor bepaalde merken dunne film zonnepanelen wordt een zogenaamde omvormer met trafo vereist. Deze hebben een lager rendement (2 tot 4% minder) dan trafoloze omvormers. Hierdoor vervalt vervolgens het voordeel van dunne film zonnepanelen.
Milieu
De productie kost circa 70% minder energie. Dit betekent dat de terugverdientijd voor neutrale CO2 uitstoot op circa 9 maanden ligt, versus ruim 2 jaar bij kristallijne zonnepanelen. Bovendien wordt voor dunne film zonnepanelen minder schaarse grondstoffen gebruikt en is het gebruikt van Cadmium tot een minimum beperkt.
Drijvende zonneparken die meedraaien met de zon.
Een drijvend zonnepark in Zuid-Korea gaat meedraaien met de zon door motoren die het gehele zonnepark laten draaien. Dit verhoogt het rendement met 22 procent.
Combineer windmolens met velden zonnepanelen tot zonwindparken.
Je hoeft dan niet twee keer een aansluiting op het elektriciteitsnet te maken en wind en zon vullen elkaar aan. (Meestal veel wind weinig zon en andersom).
Nuon wil 250.000 zonnepanelen gaan plaatsen
Zonnepanelen die water uit de lucht halen in woestijnen (2022)
Bij een doorsnee zonnepaneel wordt 10 tot 20 procent van de zonne-energie omgezet in elektriciteit de rest in warmte. Aan de achterkant van het paneel zit een laagje hydrogelmateriaal. Deze gelei zorgt ervoor dat het zonnepaneel niet oververhit raakt. Maar het kan waterdamp uit de lucht opnemen door het calciumchloride (strooizout) dat in het paneel zit. De hydrogel zwelt daardoor op en houdt het vocht vast. De relatieve luchtvochtigheid in woestijnen kan ’s Nachts oplopen tot 80 procent. De hydrogel neemt dan al die waterdruppels op en laat het bij daglicht vallen in een doos onder de panelen. Daar kan je dan gewassen op telen (die niet al te veel water nodig hebben).
Solliance flexibele zonnepanelen
Zigzagsolar wanden. Zigzagsolar en Heijmans
Zie hier
Zonnepanelen en daken tegelijkertijd. Aerspire en Heijmans
Meer zie 
Energieopwekkende geluidsschermen via solar concentration
Meer zie hier
Gewone geluidschermen met PV ('s-Hertogenbosch)
In Pijnacker-Nootdorp is december 2017 het eerste geluidsscherm met geïntegreerde zonnecellen in gebruik genomen.
Op de A50 ter hoogte van Uden plaatst Heijmans geluidsschermen die voorzien zijn van bifaciale zonnecellen. Deze tweezijdige zonnecellen worden over een lengte van 400 meter geplaatst en kunnen veertig tot zestig huishoudens van elektriciteit voorzien.
Zonnecellenwegen
In Parijs ligt 1 km. Tussen Kamerik en Breukelen is medio 2018 onderzoek gestart naar het effect van de toepassing van zonnepanelen op een drukke weg.
Zonnecellen als dakpannen (voor monumentale gebouwen)
Zonnepanelen op je dak en toch een mooi aanzicht houden? Tesla belooft dat het binnenkort kan. Het Amerikaanse bedrijf onthulde dakpannen die zonne-energie opvangen. Op iedere dakpan is een speciale coating aangebracht. Wie direct op een pan kijkt, ziet de zonnecel. Vanuit een andere kijkhoek – bijvoorbeeld vanaf de oprit – verdwijnt de zonnecel en lijkt de dakpan op een traditioneel exemplaar.
De glazen dakpannen zijn sterker dan gebakken dakpannen. Tijdens een evenement in Los Angeles liet CEO Elon Musk een video zien van een valtest. De dakpan was veel sterker dan klei of leisteen. “Het is gemaakt van kwarts, waardoor het een leven lang meegaat”, beweerde Musk. 
Musk denkt dat mensen voor dakpannen met zonnecellen kiezen als ze er sexy uitzien. Dat is nu het geval. “Ze moeten daarnaast betaalbaar en makkelijk te installeren zijn”, zei Musk. “Als dit allemaal geldt, waarom zou je dan nog voor een ander product kiezen?” Er zijn vier verschillende stijlen leverbaar. De eerste stijl – Tuscan Glass Tile – komt het meest overeen met de dakpannen die in Nederland en België op woningen liggen. Toch is de Smooth Glass Tile een mooi alternatief voor moderne woningen.
De dakpannen van Tesla zijn iets minder efficiënt dan zonnepanelen, maar het gaat om een verschil van enkele procenten. Musk is van plan om de efficiëntie hoger te krijgen. Dit moet te doen zijn, omdat een foton (licht) heen en weer kaatst achter het glas.
Meer zie hier.
Meer zie hier
In Nederland maakt men ook zonneceldakpannen en wel in Urk. De firma heet Zep BV en je kunt alles over de bovenstaande dakpannen vinden op http://www.zepbv.nl/
Een ander type is hier onder te zien.
Meer zie hier
Zonnepanelen met print (Solarix)
Het installatiebedrijf Kuijpers heeft als eerste eind 2018 een gevel gekregen met gekleurde zonnepanelen.
Het in het Vlaamse Laakdal gevestigde Pixasolar heeft PIXAWALL gelanceerd. De esthetische gevelbekleding doet gelijktijdig dienst als zonnepaneel. Via inkjetprinttechniek worden de zonnepanelen gekleurd.
Zonneramen
Met vloeistoffen en een terugverdientijd van 1 jaar ??!! Zie hier
Stroomopwekkend glas van Physee
Met een speciale coating kan licht getransporteerd worden naar de zijkant van het glas. In de kozijnen vangen zonnecollectoren dat licht op en zetten het om in energie. Inmiddels hebben de ramen ook speciale sensoren waarmee de klimaatsystemen kunnen worden bediend. Per vierkante meter raam kan je ongeveer een laptop van stroom voorzien.
Elektriciteit, schaduw, isolatie
Los Alamos National Laboratory hebben dubbelglas-ramen gemaakt die efficiënter elektriciteit opwekken en tegelijkertijd schaduw en isolatie opleveren. Het kan leiden tot een flinke prijsverlaging van zonne-energie doordat de materialen die nodig zijn relatief goedkoop zijn. Dit door het absorptieniveau van quantum dots aan te passen waardoor de deeltjes ook interessant zijn voor toepassingen in de zonne-energiesector. Door twee verschillende typen quantum dots te gebruiken kunnen verschillende delen van het zonnelichtspectrum worden gebruikt om energie op te wekken.
Eerst gaat het zonlicht door de laag met quantum dots aan de voorkant van het glas. Deze absorberen het blauwe en ultraviolette deel van het licht terwijl de rest van het zonlicht door de laag met quantum dots op de achterkant wordt opgenomen. Op die manier worden verschillende onderdelen van het zonnelichtspectrum afzonderlijk van elkaar geabsorbeerd. Dit vergroot de efficiëntie van de energieopwekking.
Volgens de onderzoekers kan de nieuwe technologie, naast ramen, ook toegepast worden om bestaande zonnepanelen efficiënter te maken. Hoeveel kilowattuur aan zonne-energie een dergelijk raam kan leveren, is nog onbekend.
Power windows
Delftse start-up Physee heeft energieopwekkende Power Windows ontwikkeld waarvan er 800 in de de Amsterdamse woontoren Bold plaatst gaan worden. 1.800 vierkante meter glas. De ramen hebben een speciale coating die 8 tot 10 wattpiek per vierkante meter levert.
Flexibel glas
Eerder ontwikkelde het Amerikaanse bedrijf SolarWindow Technologies een zonneraam met flexibel glas dat niet alleen in gebouwen, maar ook in auto’s duurzame stroom kan opwekken.
Tweezijdig werkende zonnepanelen
Tweezijdig werkende zonnepanelen hebben aan de achterkant geen witte of zwarte folie, maar een glasplaat of een transparante folie. De zonnecellen ín de panelen zijn zo gemaakt dat ze bijna net zo efficiënt licht via de achterkant in elektriciteit kunnen omzetten als licht dat - zoals gebruikelijk - van de voorkant komt. Daardoor kunnen de panelen ook het licht benutten dat door het wateroppervlak of de grond wordt gereflecteerd en normaliter verloren gaat. Op jaarbasis kan dat tientallen procenten aan opgewekte elektriciteit schelen’
Dun laagje silicium bij contactpunten laat rendement van 20,7 -> 25 % gaan.
ECN brengt nu een polysilicium laagje aan tussen de silicium wafer en de metalen contacten waardoor spanningsverliezen worden voorkomen. Het is door Nederlandse partijen nu voor het eerst op industriële schaal toegepast.
Lichtgewicht flexibele zonnepanelen
Zonnepanelenmaker Orange Solar uit Roosendaal brengt lichtgewicht en flexibele zonnepanelen op de markt. Vanaf nu produceert het jaarlijks 100.000 van deze panelen in Nederland.
Dankzij de grote vormvrijheid, het beperkte gewicht en de mogelijkheid om verschillende kleuren te kiezen zijn de panelen bij uitstek geschikt voor building integrated photovoltaics (BIPV)-projecten, die bijdragen aan de esthetische waarde van gebouwen en duurzame energie opleveren.
Ruiten en opwekking van elektriciteit.
Ruiten reflecteren 30 % van het zonlicht. Dit kan je ook absorberen en transporteren naar de randen waar zonnepaneelstrips er elektriciteit van maken. Zie hier.
Elektriciteit uit regen op ruiten zie hier.
Al het licht opvangen
Men tracht alle kleuren licht in te vangen of tegen hele lage kosten te gaan produceren. De droom is al het licht wat niet door het oog gezien wordt om te zetten in stroom. Hoe hoger het rendement hoe minder oppervlak je nodig hebt, maar ook minder kabels, minder glas etc. Zie ook http://www.sun4ever.info/
In 2014 bouwde een groep Elektrotechniekstudenten een conceptuele zonneboom: een bloembak gevuld met 4 takken van een echte boom, waaraan handmatig 100 blaadjes waren bevestigd. Alle bedrading van deze zonneboom liep langs de takken naar beneden de bloembak in. Dit prototype heeft de makers veel inzichten verschaft. Nu zijn ze klaar voor het echte werk.
Met de ElekTree voorziet Avans straks deels in haar eigen energiebehoefte. De eerste boom wordt geplaatst in de tuin van Avans in ‘s-Hertogenbosch. Het onderzoeksteam verzamelt data met behulp van deze zonneboom. Daarmee willen ze een zonneboom 2.0 ontwikkelen en bouwen. Ook bekijken ze de marktpotentie van ElekTree. Misschien komen in de toekomst buiten Avans zonnebomen te staan. Zoals in het park, bij overheids- of kantoorgebouwen of in je eigen tuin. Dan laad je via de zon eenvoudig je mobiele telefoon, laptop of elektrische fiets op.
Een Europees consortium, onder leiding van het Nederlandse TULiPPS gaat ultradunne zonnepanelen ontwikkelen met een langere levensduur en een hoger rendement.
Grote 500 WP panelen (met 120 cellen) met glas van 2 mm en dan toch nog sterk genoeg tegen weersomstandigheden.
Perovskiet: mogelijk een nieuw wondermateriaal voor zonnecellen (2015)
In een paar jaar tijd zijn zonnecellen op basis van de nieuwe verbinding van een efficiency van een paar procent naar ruim over de 20 procent gegaan in sommige labs. Er wordt niet alleen gewerkt aan perovskiet-zonnecellen, maar ook aan leds (met Philips). Omdat licht niet alleen stroom kan maken, maar stroom ook licht.
In loodjodide-perovskiet verzamelen de elektronen van de aanwezige atomen zich als een soort collectieve pool in het kristal. Als er zonlicht invalt, kan er een elektron boven de pool worden uitgetild, dat naar een elektrisch contact wordt getrokken. In de pool blijft per saldo een positief geladen lege plek over. Die blijkt in het perovskiet net zo gemakkelijk naar het tegenoverliggende contact te bewegen. Netto begint er een elektrische stroom te lopen.
Het geheim van lood-jood-perovskieten moet in hun kristalstructuur zitten. De exotische zoutkristallen, is het idee, werken als een halfgeleider doordat de loodiodide-ionen precies op de juiste manier ingebouwd zitten tussen de methylammonium-ionen.
Het is veelbelovend maar lood is geen fris goedje en niemand weet hoe lang de cellen goed blijven. Zie hier
Een zonnepanelen installatie uitgerust met het Femtogrid Solar System levert tot 30% meer elektriciteit dan een standaard zonnepanelen installatie. De zonnepanelen worden parallel geplaatst en vervolgens wordt met slimme elektronica de opbrengst ‘geboost’; Femtogrid haalt dus het maximale rendement uit ieder paneel. De gebruiker kan van elk individueel zonnepaneel eenvoudig zien of deze optimaal functioneert. In het geval van kortsluiting of andere storingen schakelt het systeem zich automatisch uit. De kosten voor een Femtogrid Solar Systeem zijn over het algemeen gelijk aan een traditioneel serieel systeem.
Lagere prijzen
Professor Laurens Siebeles van de Technische Universiteit Delft werkt hard aan het beter en goedkoper maken van zonnecellen en wel op twee manieren:
-
Zonnecellen maken van goedkoop materiaal, bijvoorbeeld plastic. Zulke cellen leveren weliswaar minder stroom op, maar omdat je er heel veel van kan aanschaffen en installeren maakt dat niet uit.Een nieuwe generatie superkrachtige zonnecellen op basis van nano-kristallen. Deze spiegelende microkristallen laten het zonlicht wel binnen, maar niet meer naar buiten. Binnenin de kristallen stuitert het licht dus een paar keer heen en weer en blijft steeds energie opleveren. Er komt veel meer stroom uit hetzelfde oppervlak
TU Delft is bezig met Powerwindow. Getint glas dat elektriciteit opwekt. www.powerwindow.nl.
In Spanje is een wet aangenomen die elke nieuwe woning verplicht tot het installeren van zonnecellen (VK 08-12-07)
Zonnecelfolies
Solar integrated is er in geslaagd flexibele zonnepanelen te maken die kunnen dienen als dakbedekking. Attractief, lichtgewicht, weinig onderhoud en stroom opwekkend. 20 m2 levert 1 kWpiek ofwel het levert 50 kW per m2 voor 215 - 280 euro per m2 dakbedekking (all in). Leveranciers www.wekadaksystemen.nl of www.dimension-5.com 75 eurocent per Watt. 
In Eindhoven staat de eerste nul-energieschool met zonnefolies die gekoeld worden door een energiedak.
Het energiedak, ontwikkeld door onder andere de TU Eindhoven,van Schiebroek dakbedekkingen, is een thermisch systeem, waarbij de zonnecollector bestaat uit een buizenregister met warmtewisselaar dat onzichtbaar is opgenomen in de isolatiemateriaal van de dakconstructie. Daarover heen ligt een kunststof dakbedekking met daarin geïntegreerd, een laag elektriciteit opwekkende pv-cellen. De PV-cellen worden gekoeld door het energiedak. de zon maak het koelwater in het buizen warm zodat het ondergronds kan worden opgeslagen voor de winter. Er is 850 m2 flexibele monokristallijn PV geplaatst waarvan men denk dat het 52.000 kWh gaat opbrengen. Onderhoud is gering. 1 maal per 15 jaar groot onderhoud en meestal zijn de inverters dan aan vervanging toe.
Cilindervormige zonnecellen
Op platte daken kan men nu ook cilindervormige zonnecellen plaatsen. Zie www.solyndra.com en de plaatjes onder. Men plaatst ze op een dak met een witte reflecterende onderlaag. Dat geeft een koel dak en het zonlicht wordt ook onder tegen de buizen gereflecteerd. De buizensystemen zijn licht van gewicht zodat ze goed op platte daken te installeren zijn.16 kg / m2 t.o.v. 30 kg / m2 voornormale PV cellen. 182 Wp per cel ofwel zo'n 90 Wp / m2 = 72 kW 
Tegenwoordig kan men ook CIGS cellen aanbieden. Ze zijjn mooi qua uiterlijk en men gebruikt geen silicium maar als het halfgeleidermateriaal een mix van koper, indium, galium en selenium. Zie www.solibro.be
Nieuwe generatie zonnecellen
MAXXUN, is een opstartende onderneming die werkt aan de productie van zonnecellen gebaseerd op de luminescent solar concentrating (LSC) technology Het belangrijkste voordeel is dat de kosten twee maal zo laag kunnen worden. De luminescent solar concentrating system is gemaakt van een groot plastic vel , een fluorescerende laag en een zonnecel. De fluoreserende laag absorbeert licht en zendt het dan uit op de juiste golflengte. Een deel van dit uitgezonden licht wordt opgevangen door het plastic vel en getransporteerd via inwendige reflectie naar de zonnecel.
Op de zonnecellen is een laag aangebracht die het zonlicht wel binnenlaat maar niet meer laat verlaten.
Zonnecellen met antispiegellaag
DSM heeft een antispiegellaag voor zonnepanelen ontwikkeld. Door de coating kan de opbrengst van een paneel met gemiddeld zestien procent rendement met een halve tot een hele procent verhogen. DSM verwacht dat zonnepaneelfabrikanten de eerste gecoate panelen volgend jaar al op de markt kunnen brengen.
Zonnepanelen van Si (silicium) absorberen alleen maar licht van 1,1 m (is licht nabij Infra Rood). Heeft het licht een grotere golflengte dan is er geen effect en bij een lagere golflengte (dus richting zichtbaar licht) komt het teveel aan energie vrij als warmte. Vandaar dat maximaal 30 % rendement te halen is en normaal is 20 %. In de praktijk komt het neer op 8-15 %.
Met het materiaal lanthanide-ionen kunnen de blauwe en groene deeltjes in twee infrarode deeltjes worden geknipt. Hierdoor levert het 'donkere deel' van het zonlicht twee keer zoveel stroom.
Na drie jaar is de energie die het gekost heeft de panelen te maken weer terugverdiend.
Zonnecellen met nanolichtverstrooiers
Ze hebben een nieuw type antireflectie-coating. Met een structuur van silicium nanodeeltjes kan de reflectie van een silicium plak, het basismateriaal voor zonnecellen, worden verlaagd van veertig naar één procent. Hiermee wordt het rendement van zonnecellen aanzienlijk verhoogd. Ze zetten nu 7 procent van het zonlicht om in energie. Dat was 37 procent lager maar nu is de dichtheid vergroot. Gewone zonnecellen zetten 17 procent om maar zonnecellen met kwantumdots zijn, echter, veel goedkoper. Kwantumdots zijn halfgeleiders van enkele nanometers groot. De productie van kwantumdots is ongeveer net zo goedkoop als de productie van inkt. In de toekomst kunnen zonnecellen tegen dezelfde prijs als kranten in grote hoeveelheden worden geprint.
Figuur 1. Silicium plakken
Figuur 1. Foto van een volledig zwarte silicium plak (rechts-onder) naast een conventionele silicium plak (links- onder) met een reflectie van veertig procent. Op de achtergrond een blauwe silicium zonnecel.Figuur 2. Nanodeeltjes
Elektronenmicroscoop-afbeelding van nanocylinders van silicium op een silicium substraat.
Figuur 3. Stempeltechniek
Schematische weergave van de 'soft imprint' technologie, waarmee de nanodeeltjes 'gestempeld' kunnen worden.
Nieuwe zonnecellen van Amolf een efficiëntie van 70% kunnen halen. Er werd lang gedacht dat een efficiëntie van 34% het maximum is. Met behulp van speciaal ontwikkelde nanostructuren, geprint op de oppervlakte van een zonnecel, kan het licht beter opgevangen worden.In dit wetenschappelijke artikel wordt uitgelegd hoe dit mogelijk is. Door gebruik te maken van efficiëntere zonnecellen is er veel minder ruimte nodig om het zelfde rendement te behalen. Hierdoor is het veel eenvoudiger voor huizenbezitters om over te gaan op zonnepanelen.
Zonnecel gaat door de 40 % efficiency barriere
Deze photovoltage cel is gemaakt door een stuctuur die multi-junction zonnecel noemt. Er wordt meer van het spectrum geabsorbeerd. In een multi-junction cel worden individuele cellen gemaakt uit lagen waarbij iedere laag een deel van het spectrum absorbeert. Ook wordt zonlicht geconcentreerd op de cellen.
Hierdoor wordt meer energie van het zonlicht gebruikt en zijn er minder cellen nodig om hetzelfde op te wekken. In 1980 was de opbrengst maximaal 16 %. In 1994 brak men door de 34 % barrière en kreeg men alle aandacht van de ruimtevaartindustrie. Nu zit men op 40 % en er kan nog meer bereikt worden. Kosten 7000 euro / cm.
Bij normale zonnepanelen is de efficiency 15-22 % maar men kan al naar 26 % van de zonne-energie die wordt omgezet in elektriciteit. Zonnecellen van perovskiet kunnen misschien voor een doorbraak zorgen. Nu zit men al op 25 %. Je kan perovskiet combineren met gewone zonnecellen omdat het een ander spectrum van zonlicht gebruikt. Met zo'n tandem kan je tot 30 % komen. Men verwacht dat die tandems het in de toekomst gaan maken.
Zonnecellen zonder zware frames
In plaats daarvan gesealed in een plastic composiet. Zie hier. Lichter, sterker etc.
Gecombineerde zonnecellen 
De bovenstaande zonnecellen leveren warm water en elektriciteit. De cellen krijgen ook zonlicht aan de onderkant en de cellen worden gekoeld met water dat warm wordt. Zo werkt de uitvinding ook als een zonnecollector. Opbrengst 70 %. 20 % PV en 60 % warmte voor warm water. Zie http://www.solarus.se/
Een filmpje is hier te zien.
LU Wageningen heeft een kas ontwikkeld waarbij zonlicht door fresnellenzen valt op een buis waarop zonnepanelen zijn geplakt. Door de buis stroomt koud water dat wordt opgewarmd en de zonnepaneen leveren stroom.
De lens concentreert het zonlicht in een vier centimeter brede streep. In die vier centimeter fel zonlicht hangt een collectorbuis. Het koude water wordt opgewarmd en in de grond opgeslagen. In de winter wordt het warme water weer opgepompt om de kast te verwarmen.
Op sommige collectorbuizen zitten PV-paneeltjes, om zonnestroom op te wekken. De collectoren draaien mee met de zon en worden automatisch in de meest optimale positie gehouden. Dit alles wordt uitgerust met een zonvolgsysteem om de collector in de zogenoemde brandlijn te houden. De collector onttrekt warmte aan het zonlicht, zodat wordt voorkomen dat de kas in de zomer te veel verwarmt.
Men verwacht dat de kas tot 70 procent in de eigen energievoorziening kan voorzien. In de winter is extra stroom nodig, vooral voor de warmtepomp die het opgepompte water van 25 graden Celcius op een temperatuur brengt van 40 tot 50 graden Celcius
Geconcentreerd zonlicht
Het project Zenit ontwikkelt een zonnepaneel die elektriciteit levert tegen een concurrerende kostprijs. Hiertoe onderzoekt aanvrager Peter Penning een concentrator. Die is in staat zonlicht op een oppervlak van een vierkante meter in enkele vierkante centimeters te concentreren. In combinatie met een zonnecel, die het licht omzet in elektriciteit, kan de concentrator een hoog rendement leveren met een relatief lage kostprijs per m.
In Duitsland bestaat het bedrijf Solar Focus dat zonlicht concentreert op een klein, duur zonnepaneeltje met enorm hoog rendement > 40 %.
Suncycle (zie www.suncycle.nl ) concentreert licht op een multilayer zonnecelletje via lenzen.
Zie ook dit filmpje
Jaarlijks komt gemiddeld 75% van het directe zonlicht op de concentrator cel terecht. Deze cel levert een hoog rendement: 25 tot 35% in plaats van de 10 tot 15% die gewone zonnepanelen opleveren. De prijs van een cel is hoog, maar de cel heeft slechts een klein oppervlak nodig. Enkele vierkante centimeters per vierkante meter zonlicht. Daar komt bij dat de concentrator niet duur is. Dit houdt de kosten van het totale paneel per vierkante meter zonlicht in de hand. Door de lage prijs per vierkante meter kan de prijs van de opgewekte stroom concurreren met elektriciteit uit fossiele brandstoffen. In de USA gaan ze ze als volgt maken
Fotovoltaische vloeistoffen
De prijs moet die van een liter verf worden. Het rendement zal zo'n 10 % zijn. Als het goed koop is verf je er muren mee, sluit je de boel aan en klaar is Kees
Organische zonnecellen
Je kunt de uitdaging om goedkope en efficite zonnecellen te maken op twee manieren aangaan: de productiekosten van hoog-rendementzonnecellen, zoals de III-V-zonnecellen omlaag brengen of het rendement van goedkopere zonnecellen, bijvoorbeeld organische zonnecellen, opvoeren. Voor de productie van organische zonnecellen is geen dure apparatuur nodig de lagen kunnen in principe uit oplossingen verkregen worden. Lichtgewicht en flexibele zonnecellen met een groot oppervlak kunnen in een roll-to-roll massafabricageproces geproduceerd worden.
De groep van Prof. RenJanssen van de Technische Universiteit Eindhoven werkt aan organische zonnecellen. In een mengsel op nanoschaal van een geleidend polymeer en een fullereen ontstaan op de grensvlakken onder invloed van zonlicht ladingsdragers. Inmiddels zijn we wat rendement betreft gevorderd tot 3 4%, meldt Janssen desgevraagd. Nu ligt het record van efficitie op de 8,3 % in handen van Konarka. Met het onderzoek, dat 10 jaar zal duren, is het de bedoeling een efficiëntie van meer dan 15% te behalen.
De materialen blijven steeds langer stabiel, maar een levensduur vergelijkbaar met silicium zonnecellen halen we nog niet. Pas als duidelijk welke materialen en welke technologie de beste productieresultaten opleveren, kunnen we concrete uitspraken doen over de kosten.
Prof. Poul Larsen, de leider van de groep waar Schermer werkt, blijft meer zien in III-V-zonnecellen. Zonnecellen met een laag rendement moeten een groot oppervlak hebben om een bruikbare hoeveelheid energie te verzamelen. Zelfs al worden de organische zonnecellen efficiënter, je zult toch altijd een groot oppervlak ter beschikking moeten hebben. Als je een huis zelfvoorzienend met zonne-energie zou willen maken, heb je op de meeste huizen gewoon niet genoeg dakoppervlak om die zonnecellen kwijt te kunnen. Met onze hoog-rendementzonnecellen, die je trouwens nog efficiter kunt maken door het zonlicht te concentreren met spiegels, kun je in principe wel voldoende energie verzamelen
Het is de bedoeling om het rendement, de levensduur en de kostprijs van de zonnecellen te verbeteren, en het productieproces en gebuikte grondstoffen duurzamer te maken. De nadruk ligt onder andere op de ontwikkeling van een nieuwe generatie moleculaire halfgeleiders. Deze materialen zorgen ervoor dat zonne-energie kan worden opgevangen en als elektrische energie kan worden afgegeven aan het stroomnet. De commercie zonnepanelen gebruiken vaak het metaal silicium als halfgeleider, de 'plastic' zonnecellen zijn echter gebaseerd op de kunststof fullereen. Fullereen kan duurzaam geproduceerd worden en omdat er duizend keer minder van nodig is dan silicium wordt er ook enorm bespaard op het materiaal.
De 15% is iets minder dan de prestaties van de silicium zonnecellen, maar volgens van Hummelen is het gevaarlijk om de rendementen te vergelijken: De verschillende soorten zonnecellen leveren verschillende prestaties bij verschillende weersomstandigheden. Zo werkt de plastic zonnecel veel beter bij lage lichtintensiteit, maar slechter bij koude temperaturen. Onze zonnecellen zouden hierdoor uitermate geschikt kunnen worden voor indoor toepassingen.
CIGS zijn zonnepanelen gemaakt van Cobalt, Indium, Gallium en Seleen.20 % rendement. Terwijl silicium nog licht doorlaat absorberen CIGS al het licht. Ze kunnen 100 maal dunner gemaakt worden. Je hebt 100 x minder materiaal nodig en je kan het beter verwerken. Het is te printen op glas en metaal en zelfs op constructiemateriaal. Maar Indium en Gallium zijn duur. De laag kan nog 10 x dunner. Een goedkoper alternatief is Koper, Zink, Tin, Silamide. 10 % opbrengst.
In de V.S. is men bezig met systemen die via draaibare lenzen de beweging van de Zon volgen en te laten vallen op op high-tech zonnecellen. Met record efficiëntie, zijn de modules naar verwachting 30 procent van het licht van de zon om te zetten in elektriciteit en 50 procent van zijn energie te absorberen in de vorm van warmte.
Abu Dabi gaat in Geleen (op Chemelot) een siliciumfabriek (voor PV-panelen) bouwen voor 500 mln. Kan voor duizenden mensen werk betekenen.
Hier een filmpje over een tunnel van zonnepanelen voor de hoge snelheidstrein in Belgie.
De Amerikaanse wetenschappers hebben nu een ontdekking gedaan op het gebied van een duurzamere productie van waterstof, die werkt door middel van fotosynthese. De onderzoekers maakten een soort biozonnepanelen op de volgende manier:
-Eiwitten die verantwoordelijk zijn voor het opslaan uit licht, werden uit spinazie gehaald
-De eiwitten werden gemengd met synthetische moleculen, waardoor een membraan van de eiwitten ontstond. Het membraan is te vergelijken met een zonnepaneel
-De panelen worden vervolgens gebruikt bij het produceren van waterstof.
Doordat er gewerkt wordt met organische grondstoffen vergaan de panelen, maar er wordt al onderzoek gedaan naar manieren om de panelen zelfherstellend te maken. Ook is het de bedoeling dat het eiwit niet meer uit spinazie gehaald gaat worden, maar dat ze kunstmatig gesynthetiseerd gaat worden. Voordeel hiervan is dat er bij de synthese kleine veranderingen in het molecuul kunnen worden gebouwd, die de eigenschappen van het eiwit kunnen verbeteren.
2018 Shell en zonnepanelen
Op het chemiecomplex van Shell Moerdijk komt een energiepark met 50.000 zonnepanelen. Het wordt een van de grootste van het land. De oliereus investeert volgens ingewijden een slordige 20 miljoen euro in het energiepark op eigen terrein langs het Hollandsch Diep. De aanleg begint nog dit jaar. Het veld krijgt een omvang van 35 hectare, ongeveer 70 voetbalvelden. De 50.000 zonnepanelen leveren een piekvermogen van om en nabij 20 MW, het jaarlijkse verbruik van zo'n 7.000 huishoudens.
UV-licht naar licht
Een transparant, gifgroen zonnepaneel kan ook stroom opwekken op bewolkte dagen. Omdat het paneel UV-licht omzet in stroom werkt het altijd. En hoewel de opbrengst minder is dan bij andere panelen, kan het op grote schaal - bijvoorbeeld als ruiten in kantoorgebouwen - grote hoeveelheden stroom produceren.
Het idee komt van de Filipijnen, van Carvey Ehren Maigue. Deze student noemt het paneel de AuREUS, en hij won er onlangs de James Dyson Sustainability Award mee van 35.000 dollar. Hij bouwde een paneel dat uit meerdere laagjes bestaat. Een beschermende harslaag herbergt organische deeltjes (afkomstig van groente- en fruitafval) die ultraviolet licht opvangen en omzetten in zichtbaar licht. Dat zichtbare licht valt vervolgens op (transparante) zonnepanelen in het systeem, en zo ontstaat elektriciteit.
Zonnezandbanken
In het IJsselmeergebied is ruimte voor vele duizenden hectare zonnepanelen in de vorm van zonnezandbanken en zonne-eilanden.
Het ontwikkelen van een zonnezandbank aan de kust levert volgens de verkenners 3 extra voordelen op: de luwte tussen de zonnezandbank en de kust nodigt kleine pleziervaart uit, er ontstaat meer waterveiligheid voor het achterland door vermindering van golfslag op de kust en de ondiepe oevermilieus bieden mogelijkheden als leef-, paai-, foerageer- en rust- gebied voor vissen en vogels.
De uitgangspunten bij het vaststellen van de locatie van een zonnezandbank zijn het toepassen van zonnezandbanken in ondiepe delen (< 3 meter) aan grillige kusten en het maximaal aantal hectare zonnepanelen op een zonnezandbank is 100 hectare.
Zonnepanelen in de ruimte (2022)
Als je evenveel energie als een kerncentrale wil opwekken in de ruimte en dat via microgolven draadloos wil zenden naar de aanrde, moeten de zonnepanelen van de satellieten een oppervlakte van enkele vierkante kilometers hebben. Ook de ontvangststations op aarde moeten zeer groot zijn.
Het ESA geeft zelf toe dat de technologie nog lang niet klaar is om ingezet te worden. Eerst moet nog vooruitgang worden geboekt op een aantal gebieden, waaronder fabricage in de ruimte, robotische assemblage, zonnepaneel-technologie en het bundelen van microgolven.
Ook moet eerst worden onderzocht of de technologie geen impact heeft op het welzijn van mensen en dieren. Daarnaast zal worden gekeken of vliegtuigen en satellieten niet beïnvloed kunnen worden door de microgolven.
SolarDuck uit Tiel gaat het grootste offshore zonnepark ter wereld realiseren, in samenwerking met energiebedrijf RWE. Grotere drijvende installaties zijn er al wel (zoals in meren), maar niet op zee. De demonstratie-installatie krijgt een capaciteit van 5 megawatt en drijft vanaf 2026 tussen de windmolens van offshore windpark Hollandse Kust West VII. (2022)