Zonnepanelen zijn een van de gangmakers van onze nieuwe duurzame energievoorziening. En ook al verdienen ze hun productie-uitstoot in no-time terug; de keten is nog niet volledig circulair. Een Nederlands consortium wil daar verandering in brengen. Zij ontwikkelen een bijna volledig recyclebaar zonnepaneel zonder gebruik van giftige stoffen.
Net als alle andere gebruiksgoederen zijn zonnepanelen op een gegeven moment aan het einde van hun levensduur. Hoewel de levensduur steeds langer wordt, komen er ook nu al afgedankte zonnepanelen op voor recycling. Een deel van de panelen kan prima opnieuw gebruikt worden, een deel nog niet. Dat kan oplopen tot tonnen onbruikbaar materiaal. ‘Daar is tot nu toe nog geen oplossing voor’, aldus Martin Späth, onderzoeker bij TNO. Zonnepanelen leveren weliswaar groene stroom, maar zijn aan het einde van hun levensduur niet zo groen. Doordat de grondstoffen in de materialen met elkaar versmolten zijn, kunnen zonnepanelen niet hoogwaardig gerecycled worden. Ze worden in een shredder tot gruis vermalen, waardoor er alleen laagwaardige grondstoffen overblijven. Ook zitten er giftige stoffen, zoals lood en PFAS in verwerkt, die zeer schadelijk kunnen zijn voor het milieu. Dat roept om innovatie. Een innovatie die TKI Urban Energy met subsidie en kennis ondersteunt.
Design for recycling
Tijd voor actie, vinden de initiatiefnemers van een Nederlands consortium met TNO en de bedrijven DSM, Exasun en Mat-Tech. Zij ontwikkelden een nieuw ‘design for recycling’ zonnepaneel. De eerste stap was om een alternatief te maken voor de kunststof achterkant, die nu vaak gebruikt wordt. Zonnepanelenproducent Exasun maakte een variant met aan weerszijden glasplaten, dat een langere levensduur heeft. Kunststof is weliswaar goedkoper, maar minder waterdicht dan glas, en producenten lossen dat op door er fluor in te verwerken.
Gouden greep
Ook gebruiken de meeste producenten een hechtfolie die alleen bij zeer hoge temperaturen te recyclen is. Door DSM en TNO is echter een nieuwe, PFAS-vrije hechtfolie ontwikkeld, met een intern ‘trigger mechanisme’, dat onder bepaalde omstandigheden terugschiet in de oorspronkelijke vorm. Hierdoor kunnen materialen makkelijker gescheiden worden. Späth: ‘Het bleek een gouden greep, want de folie kan met dezelfde apparatuur worden verwerkt, tegen dezelfde kosten en met een hoge betrouwbaarheid.’ TNO testte de nieuwe zonnepanelen (een sample van vier cellen) op zogeheten end-of-life; er worden dan verschillende stresstests uitgevoerd zoals in een klimaatkamer, om de omstandigheden van 25 jaar gebruik na te bootsen. ‘Dat heeft heel goed uitgepakt’, aldus Späth.
Loodvrij
Reden genoeg voor de projectpartners om het project een vervolg te geven en nu gezamenlijk een volledig nieuw zonnepaneel te ontwikkelen. Bovendien is daarin nog een element aangepast: loodvrij soldeermateriaal, ontwikkeld door het bedrijf Mat-Tech. Lood wordt normaal gebruikt om de soldeer flexibel en sterker te houden. Maar door een nieuwe techniek toe te passen, vergelijkbaar met het solderen op printplaten en door een slimme materiaalkeuze, is het gebruik van lood niet nodig. Späth hoopt dat de fullsize panelen met zestig cellen binnen drie maanden bij Exasun kunnen worden gemaakt zodat ze in het lab van TNO de stresstests kunnen ondergaan.
Hoogwaardig
Jan-Jaap van Os, directeur van Exasun, is tevreden over het verloop van het project. ‘We hebben heel grote stappen gemaakt. Ik hoop dat we de panelen eind volgend jaar op de markt kunnen brengen, want veel partijen zitten erom te springen, zoals gemeenten en woningbouwcorporaties die duurzame doelstellingen willen realiseren en bouwbedrijven die zoeken naar producten met een betere milieuprestatiescore.’ Van Os verwacht dat meer dan 95% van het gewicht straks recyclebaar is. Materialen zoals zilver, koper en silicium kunnen dan een hoogwaardige nieuwe toepassing krijgen. Van Os denkt aan een statiegeldmodel. ‘Zodat we kunnen aanbieden om ze na dertig jaar van het dak te halen. De klant krijgt dan zijn statiegeld terug en de panelen kunnen hoogwaardig en rendabel gerecycled worden.’
Utopisch
De markt voor zonnepanelen wordt echter grotendeels gedomineerd door Chinese spelers. Hoe denkt het kleine Nederland daartegen een vuist te kunnen maken? Späth: ‘Het is toch bizar dat panelen de halve wereld worden overgescheept? Er ontstaan nu krachten binnen de EU, mede door Covid-19, om de Europese zonne-industrie te versterken en de productie weer terug te halen. We hebben de technische achtergrond en er is veel machinebouw, dat we eventueel kunnen robotiseren. Misschien is het utopisch, maar ik hoop dat we dit voor elkaar krijgen.’