Zonne-energie: kostenontwikkeling bekeken vanuit technologisch perspectief

24-11-2014

Historische drivers voor kostenreductie

De meest toegepaste zonneceltechnologie is de silicium (Si) zonnecel. Binnen de Si-zonnecellen maken we onderscheid tussen monokristallijn silicium (mono-Si) en multikristallijn silicium (multi-Si). Mono-Si cellen kenmerken zich door een hoog rendement en hoge productiekosten. Multi-Si is goedkoper door het gebruik van lagere kwaliteit Si, maar geeft hierdoor ook een lager rendement. Naast de grondstofkosten zijn twee aspecten belangrijk voor de kostenontwikkeling van Si-zonnecellen: de verhoging van het rendement en de reductie van productiekosten.

Sinds eind jaren negentig is weinig verbetering in het rendement van Si-zonnecellen geboekt. Dat is ook begrijpelijk. Met 25 procent is -in theorie- het maximum genaderd voor een mono-Si-zonnecel. De materiaalwetenschap leert dat de fundamentele limiet voor Si 29 procent is. Maar wanneer rekening wordt gehouden met verliezen door reflectie en elektrische weerstand in een zonnecel, is de kans op verbetering slechts klein.

Voor de hoogte van de productiekosten zijn met name het efficiënte gebruik van grondstoffen en de schaalvergroting van fabrieken en andere procesverbeteringen belangrijk. In de figuren hieronder zijn beide aspecten verder uitgelicht. Figuur 1 laat het gebruik van Si in het productieproces zien. Tussen 2004 en 2012 is de dikte van de zonnecel afgenomen van 300 mm naar 180 mm; dit is weergegeven met de groene balken. In totaal is in dezelfde periode het Si-gebruik bij de productie van zonnecellen gedaald van 16 g/W naar 6 g/W, een kostenbesparing op grondstoffen van 62,5 procent.

Figuur 1
Figuur 1

Figuur 2 laat zien in hoeverre het totale productievolume invloed heeft op de productiekosten. Duidelijk is dat tussen 2006 en 2013 een veel grotere kostenreductie heeft plaatsgevonden dan de eerder genoemde 62,5 procent, namelijk bijna 85 procent. Belangrijke oorzaak is de opkomst van de Aziatische productie, waarvan de kosten lager zijn.

Figuur 2
Figuur 2

Toekomstvisie

Waarschijnlijk zal de kostendaling van de afgelopen jaren doorzetten. De prijs van Si daalt, maar de kosten voor een paneel bestaan niet alleen uit Si, maar ook uit overige onderdelen. Omdat de prijzen van de overige onderdelen niet zo snel dalen als Si, zal de kostendaling van de Si-zonnecellen naar verwachting afvlakken.

Daarnaast is er ook ruimte voor nieuwe technologieën, overigens niet op basis van Si, om efficiëntieverbeteringen en verdere kostenvermindering te bewerkstelligen. De ontwikkeling van deze nieuwe technologieën heeft nog even tijd nodig, maar naar verwachting zullen zij een sterke daling van de kosten met zich mee brengen. Hoogstwaarschijnlijk moeten we daar echter nog tot het volgende decennium op wachten.

Op de korte termijn zal de kostenreductie van Si-technologieën zich, weliswaar vertragend, dus voortzetten. Op langere termijn zullen opkomende technologieën voor een verdere daling van de kosten zorgen. Het moment dat elektriciteit uit zonne-energie op prijs met conventionele elektriciteitscentrales kan concurreren, komt al met al dichterbij.

Meld u aan voor de nieuwsbrief