Het Franse zonne-energie-instituut INES heeft nieuwe PV-modules ontwikkeld met thermoplastische materialen en natuurlijke vezels afkomstig uit Europa, zoals vlas en basalt. De wetenschappers streven ernaar de ecologische voetafdruk en het gewicht van zonnepanelen te verkleinen en tegelijkertijd de recycling te verbeteren.
Een paneel van gerecycled glas aan de voorkant en een linnencomposiet aan de achterkant
Afbeelding: GD
Uit pv-magazine Frankrijk
Onderzoekers van het Franse Nationale Instituut voor Zonne-energie (INES) – een afdeling van de Franse Commissie voor Alternatieve Energie en Atoomenergie (CEA) – ontwikkelen zonnepanelen met nieuwe biogebaseerde materialen aan de voor- en achterkant.
“Aangezien de koolstofvoetafdruk en de levenscyclusanalyse nu essentiële criteria zijn geworden bij de keuze van fotovoltaïsche panelen, zal de inkoop van materialen de komende jaren een cruciaal element worden in Europa”, zegt Anis Fouini, directeur van CEA-INES. , in een interview met pv-magazine Frankrijk.
Aude Derrier, de coördinator van het onderzoeksproject, zei dat haar collega's naar de verschillende materialen hebben gekeken die al bestaan, om er een te vinden waarmee modulefabrikanten panelen kunnen produceren die de prestaties, duurzaamheid en kosten verbeteren, terwijl de impact op het milieu wordt verlaagd. De eerste demonstrator bestaat uit heterojunctie (HTJ) zonnecellen geïntegreerd in een volledig composietmateriaal.
“De voorkant is gemaakt van een met glasvezel gevuld polymeer, wat voor transparantie zorgt”, aldus Derrier. “De achterzijde is gemaakt van composiet op basis van thermoplasten waarin een weving van twee vezels, vlas en basalt, is geïntegreerd, wat zorgt voor mechanische sterkte, maar ook een betere weerstand tegen vocht.”
Het vlas is afkomstig uit Noord-Frankrijk, waar het hele industriële ecosysteem al aanwezig is. Het basalt wordt elders in Europa betrokken en wordt geweven door een industriële partner van INES. Hierdoor werd de ecologische voetafdruk met 75 gram CO2 per watt verminderd, vergeleken met een referentiemodule met hetzelfde vermogen. Ook het gewicht is geoptimaliseerd en bedraagt minder dan 5 kilogram per vierkante meter.
“Deze module is gericht op PV op het dak en op de integratie van gebouwen”, aldus Derrier. “Het voordeel is dat het natuurlijk zwart van kleur is, zonder dat er een backsheet nodig is. Op het gebied van recycling is dankzij thermoplastische kunststoffen, die hersmolten kunnen worden, ook het scheiden van de lagen technisch eenvoudiger.”
De module kan worden gemaakt zonder de huidige processen aan te passen. Derrier zei dat het de bedoeling is om de technologie over te dragen aan fabrikanten, zonder extra investeringen.
“De enige noodzaak is om vriezers te hebben om het materiaal op te slaan en niet om het verknopingsproces van de hars te starten, maar de meeste fabrikanten gebruiken tegenwoordig prepreg en zijn hier al voor uitgerust,” zei ze.
“We werkten aan het tweede leven van glas en ontwikkelden een module bestaande uit hergebruikt 2,8 mm glas dat afkomstig is van een oude module”, aldus Derrier. “We hebben ook een thermoplastisch inkapselingsmiddel gebruikt dat geen verknoping vereist, dat daarom gemakkelijk te recyclen is, en een thermoplastisch composiet met vlasvezel voor weerstand.”
De basaltvrije achterkant van de module heeft een natuurlijke linnenkleur, wat voor architecten bijvoorbeeld esthetisch interessant kan zijn op het gebied van gevelintegratie. Bovendien liet de INES-rekentool een reductie van de CO2-voetafdruk zien van 10%.
“Het is nu absoluut noodzakelijk om de fotovoltaïsche toeleveringsketens in twijfel te trekken”, zegt Jouini. “Met hulp van de regio Rhône-Alpes in het kader van het Internationaal Ontwikkelingsplan zijn we daarom op zoek gegaan naar spelers buiten de zonnesector om nieuwe thermoplasten en nieuwe vezels te vinden. Ook hebben we nagedacht over het huidige lamineerproces, dat erg energie-intensief is.”
Tussen het op druk brengen, het persen en de afkoelfase duurt het lamineren gewoonlijk tussen de 30 en 35 minuten, met een bedrijfstemperatuur van ongeveer 150 C tot 160 C.
“Maar voor modules waarin steeds meer ecologisch ontworpen materialen worden gebruikt, is het noodzakelijk om thermoplastische materialen te transformeren bij een temperatuur van ongeveer 200 °C tot 250 °C, wetende dat de HTJ-technologie gevoelig is voor hitte en de temperatuur niet boven de 200 °C mag komen”, aldus Derrier.
Het onderzoeksinstituut werkt samen met de in Frankrijk gevestigde inductiethermocompressiespecialist Roctool om de cyclustijden te verkorten en vormen te maken die zijn afgestemd op de behoeften van klanten. Samen hebben ze een module ontwikkeld met een achterkant van thermoplastisch composiet van het polypropyleentype, waarin gerecyclede koolstofvezels zijn geïntegreerd. De voorkant is gemaakt van thermoplastisch materiaal en glasvezel.
“Het inductie-thermocompressieproces van Roctool maakt het mogelijk om de twee voor- en achterplaten snel te verwarmen, zonder dat de temperatuur in de kern van de HTJ-cellen 200 C hoeft te bedragen”, aldus Derrier.
Het bedrijf beweert dat de investering lager is en dat het proces een cyclustijd van slechts enkele minuten kan bereiken, terwijl er minder energie wordt verbruikt. De technologie is gericht op composietfabrikanten, om hen de mogelijkheid te geven onderdelen van verschillende vormen en maten te produceren, terwijl ze lichtere en duurzamere materialen integreren.
Posttijd: 24 juni 2022