Here comes the sun: de race naar de commerciele zonnecel

Sunergy: de ontwikkeling van doorbraak-technologie voor de commerciele zonnecel

Sunergy is in 2005 opgericht door Benno Wiersma. Hij bracht in september van dat jaar vrijwel al zijn solar activiteiten in Sunergy samen. Aan die projecten was ca. 15 jaar was gewerkt door tientallen wetenschappers in binnen- en buitenland. Daarin was op dat moment meer dan 20 miljoen euro geinvesteerd, waaraan ook de Europese Unie had bijgedragen via de MSE programma’s zoals SiSi en Foxy.

De gedachte achter Sunergy was dat een zgn. commerciele zonnecel mogelijk moest worden gemaakt. Een commerciele zonnecel is een zonnecel die qua kostprijs (en dus ook zonder subsidies) kan concurreren met electriciteit die met fossiele brandstof (steenkool, olie, gas) wordt gegenereerd.  Al in 1999 had Wiersma McKinsey & Company opdracht gegeven te onderzoeken hoe een doorbraak in solar kon worden bereikt zodat de productie van electriciteit op een duurzame wijze kon plaatsvinden. Voor Wiersma stond al vroeg vast dat een commerciele zonnecel alleen mogelijk zou worden als gebruik zou worden gemaakt van radicaal andere technologieen als die welke werden toegepast (zgn. doorbraak-technologieen).

De solar chain

De (silicium) gebaseerde zonnecel bestaat uit en keten van schakels in de productie (vermeld staat in welke schakels Sunergy met eigen technologie actief was):

Solar value chain

RGS wafer technologie

Op advies van de specialisten van Energie Centrum Nederland verwierf Wiersma in 1998 het zgn. RGS-wafer project van Bayer, dat zich op haar kernactiviteiten terugtrok en haar solar dividsie afstootte. Prof. Peter Woditsch van Bayer had jaren gewerkt aan de ontwikkeling van deze revolutionaire technologie waarmee silicium wafers op een zeer efficiente, en op zeer hoge snelheid (in 2008 zelfs 48 x zo snel als de snelste concurrent) konden worden gegoten (in plaats van gezaagd) tegen ca. 40% van de kostprijs van een gezaagde wafer. De laboratoriumfase van dit project was toen Wiersma het project verwierf reeds door Bayer succesvol afgerond: in de zgn. Anlage I en II werden zowel bij Bayer als later bij ECN, waar het project vanuit Duitsland naar toe verhuisde, zulke goede wafers gegoten (> 13% rendement) dat werd besloten tot de bouw van een pilot fabriek in Broek op Langedijk.  Prof. Peter Woditsch bleef bij het project betrokken; hij stapte van Bayer over naar Duetsche Solar, onderdeel van de toentertijd grootste Duitse producent van zonnecellen, Solar World. Lees meer over de geavanceerde RGS technologie.

Solsilc solar grade silicium technologie

Tijdens de Whitbread around the World 1997/1998 die door Wiersma werd gesponsord om Sunergy naamsbekenheid te geven ontstonden in Kaapstad, Zuid Afrika contacten met een Noorse ontwikkelingsgroep van SINTEF (vergelijkbaar met het Nederlandse TNO). SINTEF ontwikkelde op dat moment een radicaal andere technologie om silicium te produceren, de grondstof waar de afer van wordt gemaakt. De gebruikelijk toegepaste technologie (het zgn. “Siemens proces”) is een zeer energieintensieve en dure methode om solar grade silicium te maken. Met de nieuwe technologie van SINTEF (genaamd “Solsilc”) kon met ultra schone grondstoffen in speciaal ontwikkelde ovenprocessen silicium worden gemaakt tegen 25% van de normale kostprijs. Voor de eigenlijke productie is een joint venture aangegaan met Fesil, een van de leidende producenten in de wereld voor de productie van metallurgisch silicium (dat metallurgisch silicium kan niet worden gebruikt voor solar toepassingen; solar vereist zeer zuiver en “gedoped” silicium). Lees meer over FesiLSunergy en Solsilc.

Geintegreerde productieslag – gridparity 2012/2013

In 2007 kwam daar het zgn. Puresil-project bij. Sunergy was het enige solar bedrijf ter wereld dat een exclusie fc ontract had gesloten met Philips waarin de door Philips gedurende 60 jaar toegepaste technologieen die zij had opgedaan bij de productie van semi-conductors  (eveneens gemaakt van silicium-wafers)  werd toegepast op solar. In een aantal stappen (concepting, design en construct) zou een geheel geintegreerde productieslag worden gebouwd. Vereenvoudigd voorgesteld: een inline industrieel proces waar de grondstoffen (voornamelijk zand) in zou gaan en complete paneel eruit zouden komen. Het met Solsilc geproduceerde silicium zou niet afkoelen maar direct in gesmolten vorm worden gebruikt om wafers te gieten die onmiddelllijk tot zonnecellen zouden worden verwerkt waarna direct panelen zouden worden geproduceerd. En dit alles met Philips productie-technologie. Nadat ECN en Philips met tientallen PhD’s een jaar aan de concepting fase hadden gewerkt (en vele tests hadden uitgevoerd en research hadden gedaan) kondigde Philips op 30 juni 2008 aan dat de technologie geschikt was bevonden en dat kon worden overgegaan tot het ontwerp van de productielijnen en fabrieken waarna de bouw kon beginnen. Lees meer over het ECN/Philips/Sunergy Puresil-project.