COMPASS for PV

  • looptijd: 2016 - 2017
  • locatie: Enschede,
  • functie: Commercialisatie innovatie

COMPASS COMpetitive PASSivating contact technology for PV.

The 25.6% world record c-Si solar cell is based on amorphous silicon passivating contact technology.

However, base materials alternative to amorphous silicon exist for passivating contacts, which not only have comparable passivating and conductive properties, but also have other technological or industrial advantages, such as higher transparency or better thermal stability.

COMPASS Goal 

In order to maintain a competitive edge in Dutch solar cell knowhow and equipment manufacturing, the goal of the COMPASS project is to explore, combine, and demonstrate high-performance and manufacturability of such novel, high-potential passivating contact materials that are being developed in the Netherlands.

Short description of activities 

  1. The novel passivating contact stacks and conductive layers developed by TU/e, TUD, AMOLF, and Solmates will be tested by replacing parts of well-controlled device structures, such as silicon heterojunction (SHJ) and/or n-Pasha solar cells made by ECN, with these layers.
  2. In parallel, at Solmates, Levitech and ECN, implementation of the novel layer deposition processes will be tested in their industrial tools and a first optimization will be performed to estimate the industrial applicability.
  3. In the meantime, ECN and TUD will work on the best design for a high-efficiency solar cell with two passivated contacts. At the end of the project, the contributions of the different partners will be combined in a solar cell with the contacts of both polarities passivated.

Expected 

The project will result in know-how on the critical parameters of the developed passivating contact layers, both individually and combined in a solar cell with a targeted efficiency of 23%.

Moreover, an inventory of the industrial applicability of the fabrication process of such a cell, based on cost and scalability, will be made.

Contact

prof. dr. ir. W.M.M. Kessels (TU Eindhoven)

Subsidie: Urban Energy 2015 (iDEEGO) TEID215022

Partners: 

COMPASS for PV

The project will result in know-how on the critical parameters of the developed passivating contact layers, both individually and combined in a solar cell with a targeted efficiency of 23%. Moreover, an inventory of the industrial applicability of the fabrication process of such a cell, based on cost and scalability, will be made.

1. Hybride tandems (combinaties wafersilicium en dunne film) Tandemzonnecellen

Zonnecellen opgebouwd uit meerdere lichtabsorberende lagen, al dan niet hybride door een combinatie van wafer-silicium en dunne filmmaterialen – zijn de grote kanshebber om zonne-energieproducten met een rendement van 30 procent of meer mogelijk te maken.

In deze categorie vallen ook combinaties van de bejubelde perovskietzonnecel en een silicium zonnecel.

Een record tandemzonnecel werd in januari gepresenteerd door Amerikaanse onderzoekers. Zij slaagden erin om een zonnecel met 29,8 procent rendement te creëren door een zonnecel van galliumindiumfosfi de te combineren met een kristallijn siliciumzonnecel.

Nederland speelt internationaal zowel bij perovskiet- als bij tandemzonnecellen een aardige partij mee.

  • Zo kent het dunne-fi lmconsortium Solliance een omvangrijk onderzoeksprogramma voor perovskietzonnecellen waarbij men zelfs het Australische bedrijf Dyesol aan zich heeft weten te binden.
  • Het Technology Readiness Level (TRL) van dit type zonnecellen is nog wel relatief laag, met andere woorden: ze zullen voorlopig nog niet op de markt kunnen komen. Onder meer het bereiken van voldoende stabiliteit is een enorme uitdaging.
  • Niet voor niets kent Nederland dan ook een groot aantal onderzoeksprojecten en wordt er gewerkt aan een nationale roadmap om richting te geven aan het onderzoek op dit domein.

2. ‘Close-to-perfect’ wafer silicium

Een bijna perfect doorontwikkelde siliciumzonnecel op basis van wafers heeft het in zich om zonnestroomproducten met een rendement van 24 procent te creëren.

  • Zogenaamde bifacial zonnecellen, zonnecellen die het mogelijk maken om aan twee kanten zonlicht in te vangen, kunnen zelfs leiden tot eindproducten met een effectief rendement van zo’n 28 procent.
  • Nederland heeft traditiegetrouw een sterke positie in de waardeketen van kristallijn siliciumzonnecellen. Niet alleen vanwege het internationaal vooraanstaande onderzoeksinstituut ECN, maar ook vanwege machinebouwers zoals Tempress Systems, Eurotron, Roth & Rau, SoLayTec en Levitech, die alle met hun eigen technologie willen bijdragen aan de ‘close-to-perfect’ siliciumzonnecel.
  • Een voorbeeld hiervan is het onderzoeksproject ANtiLope waarbinnen Tempress Systems, Levitech, Roth & Rau, ECN, TU/e, TU Delft en M4Si met Yingli en Jinko Solar werken aan bifacial zonnecellen.
  • Het doel is een zonnecel met 22,5 procent rendement.

3. ‘Close-to-perfect’ dunne fi lms CIGS-zonnecellen hebben het in zich om de ‘close-to-perfect’ dunne-filmzonnecel te worden.

Nederland speelt hierin over de volle breedte een kleinere rol. Op een verwant terrein staat het onderzoek bij de Universiteit Nijmegen naar zogenaamde III-V-materialen wel internationaal hoog aangeschreven, evenals diverse  lichtmanagementtechnologieën van Nederlandse onderzoekers en bedrijven.

4. Vormvrij, gekleurd en deels lichtdoorlatend

Vormvrije, gekleurde en/of deels lichtdoorlatende zonne-energietechnologieën vormen pas sinds kort een focusgebied van Nederlands (en buitenlands) onderzoek.

  • Toch is er een goede uitgangspositie vanwege sterktes wat betreft dunne-film en kristallijn silicium.
  • Sommige cel- en moduleontwerpen en -processen liggen bijvoorbeeld aan de basis van lichtdoorlatende technologieën die op termijn eindproducten met meer dan 10 procent mogelijk maken. Internationaal gooien ondertussen Amerikaanse start-ups zoals Ubiquitous Energy (een volledig transparante zonnecel heeft ontwikkeld) en Onyx Solar (dat semitransparant pv-glas in een groot aantal verschillende kleuren produceert) hoge ogen.
  • De laatste wordt door Amerikaanse media zelfs in één adem genoemd met Tesla.

5. Dunne filmfolies

Nederland heeft op het gebied van dunnefilmfolies – met een perspectief op rendementen van ruwweg 15 tot 20 procent – een goede positie.

  • Dit onder meer via dunne fi lmconsortium Solliance en bedrijven als HyET Solar en een sterke high tech systems industrie. Wel is er noodzaak om de positie ten aanzien van materialen en devices te versterken.

Eindhoven University Electrical Engineering

  Guus Pemen   www.tue.nl    a.j.m.pemen@tue.nl    040-247 4492 of 040-247 3993