Dunne film is de toekomst
Dit artikel is uit oktober 2009. Ondertussen is er veel veranderd in zonnepanelenland. Zie de laatste update over dunnefilm hier: Dunnefilm beter dan gewone zonnepanelen?
Bij aanschaf van zonne-panelen wordt meestal gekeken en vergeleken naar de prijs per watt piek. Echter deze vergelijking is voor een systeem in de praktijk niet terecht.
De specificaties die bij alle zonne-panelen geleverd worden zijn altijd de uitkomsten van tests onder standaard test condities.
Een wattpiek is te vergelijken met het brandstofverbruik van auto’s in liters per 100 kilometer. Om ze juist te kunnen vergelijken moet je ze allemaal testen onder dezelfde omstandigheden. Bijvoorbeeld bij 20 graden, geen wind, dezelfde bandenspanning en precies 100 km/u.
De standaard test condities(STC) van zonnepanelen zijn een celtemperatuur van 25 graden, een luchtmassa van 1,5 en een lichtinstraling van 1000W/m2. Net zoals een auto zelden onder standaard test omstandigheden zal rijden werkt een paneel ook weinig onder standaard test omstandigheden. In Nederland werken zonne-energie panelen slechts in 1% van tijd onder standaard test condities.
Standaard test condities is de praktijk.
De standaard test condities worden omschreven door 3 onderdelen. De celtemperatuur, de lucht massa en de lichtinstraling van de zon.
Celtemperatuur:
De celtemperatuur onder standaard test condities is 25°C. Dit is in de praktijk zelden mogelijk. Wanneer de zon echt schijnt zal een donker paneel al snel warmer worden dan 25°C. In Nederland zal een paneel meestal tussen de 30°C en 60°C zijn.
Luchtmassa:
De luchtmassa is een totaal van alle factoren in de atmosfeer. Het heeft onder meer te maken met waterdamp, activiteit van de zon, CO2 maar het belangrijkste is de hoek vanwaar de zon op de aarde schijnt. Zoals in het onderstaande figuur duidelijk wordt is dat een luchtmassa (AM) van 1.5 (STC) wordt bereikt wanneer de zon onder een hoek van 48,2° op de aarde schijnt. Deze omstandigheden hebben te maken met de tijd van het jaar, het uur van de dag en de andere omstandigheden.
Bij standaard test condities wordt uitgegaan van 1000 watt per vierkante meter. In Nederland wordt dit bijvoorbeeld behaald op een mooie zonnige zomerdag zonder een wolkje aan de lucht.
In Nederland wordt de maximale opbrengst op jaarbasis gehaald met een paneel dat recht op het zuiden is gericht onder een hoek van 36°. Echter is recht op het zuiden natuurlijk niet ideaal als de zon opkomt en ondergaat. 36 graden is optimaal wanneer de zon in een hoek staat van 55 graden en in Nederland (52 NB) en gebeurt dat alleen in de maanden mei, juni en juli en dan nog alleen rondom de middag.
Sommige dunnefilm technologie maakt gebruik van Triple juntion techniek. Dit houdt in dat de zonnecel is opgebouwt uit 3 verschillende laagjes. Deze laagjes hebben allemaal andere eigenschappen waardoor ze een bepaald spectrum van de zonne-energie gebruiken.
Pleidooi Thinfilm
Zoals omschreven voldoen de Nederlandse omstandigheden totaal niet aan de standaard test condities. Voor het juist vergelijken van zonnepanelen is het daarom nodig te kijken naar praktijk testen.
Al in 1998 is een onderzoek gestart van het internationaal gerenommeerde ECN(Energy research Centre of the Netherlands, behorende tot de top-5 instituten op zonne-energie ter wereld) naar de opbrengsten van zonnepanelen in de Nederlandse praktijk omstandigheden. Hieruit bleek wel dat vergelijken op standaard test condities niet opgaat voor het Nederlandse klimaat. Het is namelijk appels met peren vergelijken. In het rapport uit juni 2000 (http://www.ecn.nl/docs/library/report/2000/c00067.pdf) schrijven zij zelfs het volgende: The case of the United Solar module is exceptional, as the STC efficiency is substantially lower than the low light level efficiency. Hiervoor is een jaar lang een huis in Eindhoven gemonitord. Uit vergelijkende testen bleek dat dit systeem toen al 10-15% meer kWh opbracht per wattpiek.
In navolging van de conclusie dat beoordelen op standaard test condities niet altijd voldoet hebben zij een aanbeveling geschreven voor het juist beoordelen van verwachte opbrengsten:
Energy rating procedure voor PV-modules(http://www.ecn.nl/docs/library/report/2005/c05097.pdf)
In Nederland moeten we ons dus niet blindstaren op wattpieken en rendementen van panelen. Waar dunnefilm goed toegepast kan worden is op platte daken. Omdat conventionele silicium panelen altijd schuin geplaatst dienen te worden vervalt een groot deel van het dak oppervlak in verband met schaduw vorming. Op 1 meter zonnepaneel moet ongeveer 2 meter vrij gehouden worden. Dus ook al is de directe opbrengst van conventionele panelen zelf hoger, per dakoppervlak kan dit veel lager uitvallen. Daarnaast is de eenvoud van het installeren van dunne film veel eenvoudiger en minder dakbelastend.