Rollaflex

Rollaminatie van flexibele PV halffabricaten voor lichtgeconstrueerde daken

Publieke samenvatting / Public summary

Aanleiding
Voor toepassing in o.a. de gebouwde omgeving zijn standaard PV panelen vaak niet geschikt. Er zijn bedrijven die op maat gemaakte panelen aanbieden, maar door de hoge kosten (arbeid) zijn ze vooral geschikt voor niche markten. In de bouwwereld is echter een grote vraag naar goedkope, op maat maakbare panelen die bij voorkeur in prefab bouwonderdelen kunnen worden verwerkt. In essentie is er een PV-halffabricaat nodig dat massa geproduceerd kan worden en dat vrij op maat kan worden gemaakt afhankelijk van het product waarin het wordt geïntegreerd. Een goed voorbeeld is het product van WEKA daksystemen waar lichtgewicht flexibele PV panelen worden toegepast op licht geconstrueerde daken. Beschikbare panelen zijn ongeschikt voor prefab integratie (hoge installatiekosten), hebben een maximale lengte van 6 m (vacuümlaminatie) en bovendien te duur (beschikbaarheid). Het is helder dat het een enorm voordeel oplevert als, op basis van een project gerelateerd legplan, prefab PV-geïntegreerde dakdekmaterialen gemaakt kunnen worden. De procestechnologie om dit soort PV producten te realiseren is, voor zover wij weten, niet beschikbaar.

Doelstelling
Het doel van RollaFlex is om tot een ‘proof of principle‘ te komen van de fabricage van een kosteneffectief flexibel PV-halffabricaat en de prefab integratie daarvan tot een dakbedekkingsmateriaal met PV-functionaliteit. De volgende onderzoeksvragen worden hierbij beantwoord:
- Wat zijn de meest geschikte materialen (optimale stack) voor het halffabricaat (functie en duurzaamheid), het proces (robuustheid) en recyclebaarheid (materiaaleigenschappen)?
- Wat is het meest geschikte rollamineerproces om tot ‘oneindige’ halffabricaten te komen?
- Wat is de optimale elektronische architectuur van het halffabrikaat voor zowel maakbaarheid als integreerbaarheid?
Uiteindelijk wordt het ‘proof of principle’ aangetoond door een aantal geïntegreerde producten van ca. 10 m te maken.
De kostprijs van het uiteindelijke product is een belangrijke afweging bij elke stap en de materiaal keuze. Hierbij is het een wens om de huidige kostprijs (voor flexibele modules) van ca. 1.25 €/Wp te reduceren naar tenminste 0.9 €/Wp en op termijn <0.4 €/Wp.

Korte omschrijving
1. Productdefinitie, specificering en pakket van eisen (WP-leider TNO)
2. Materiaal selectie, ontwikkeling en validatie (WP-leider Yparex)
a. Materiaal selectie en validatie back en front sheet in combinatie met nieuw encapsulant en gekozen cel materiaal.
b. Optimalisatie van encapsulant voor proces, PV performance, recyclebaarheid en hechting.
c. Validatie en testen op kleine schaal (Elektrisch en Damp heat test).
3. Rollamineerproces ontwikkeling (WP-leider Maan)
a. Keuze van lamineermethode op basis van literatuur en ervaringen in het veld.
b. Bepalen en optimalisatie van proces parameters.
c. Exploratief onderzoek naar de mogelijkheid om encapsulant te extruderen i.p.v. mee lamineren.
d. Realisatie van een test opstelling (< 40 cm web breedte) met validatie van proefstukken tot 2 m lengte.
4. Integratie en demonstratie (WP-leider TNO)
a. Design van halffabricaat op maakbaarheid en gewenste elektrische eigenschappen en verwerkbaarheid, inclusies elektrische interface.
b. Validatie van de half fabricaten op grote schaal.
c. Integratie met dakbedekkingsmateriaal tot eindproduct.
d. Validatie van eindproduct in damp heat en temperatuur cycle testen.

Resultaat
Het eindresultaat van dit project is een proces dat de haalbaarheid aantoont dat flexibele PV-halffabricaten gemaakt kunnen worden middels rollaminatie en dat deze halffabricaten vervolgens kunnen worden geïntegreerd met dakbedekkingsmateriaal op een relevante schaal (>10 m).

Deelresultaten:
- Een materialen stack die geschikt is voor het gekozen proces en is gevalideerd;
- Een encapsulant die is geoptimaliseerd voor het gekozen proces, goede adhesie vertoont met de overige materialen en daarnaast tot recyclebare halffabricaten leidt;
- Een proces voor de rollaminatie van flexibele pv halffabricaten aangetoond middels een aantal (5) gevalideerde proefstukken van ten minste 10 m lang (knipbaar tot < 2 m);
- Haalbaarheid aangetoond van een simpele elektrische interface (‘junction box’) op een achteraf bepaalde plaats in het product;
- Een proces met een geschikt adhesief voor de integratie met het dakbedekkingsmateriaal;
- Validatie van kleine proefstukken (eindproduct) op beschikbare apparatuur en op een testsite;
- Een halffabricaat met kosten van < 0.9 €/Wp na het project met uitzicht op < 0.4 €/Wp op termijn.