Paul van Gerven
11 September 2015

De Nederlandse pv-machinebouwers Levitech en Solaytec zetten hun verschillen van mening opzij om het gevecht aan te gaan met de Zwitserse marktleider Meyer Burger.

Zonnecelfabrikanten die vandaag een depositiemachine bestellen bij Meyer Burger hoeven niet te verwachten dat deze nog dit jaar wordt geleverd. Beter rekenen ze op het tweede kwartaal van 2016, mits ze snel hun handtekening zetten, want de wachttijd loopt op.

Het gaat na enkele jaren van misère duidelijk beter in de zonne-energie. Nu de markt de overcapaciteit heeft geabsorbeerd, kleuren rode cijfers weer zwart en komen investeringen op gang. De klanten van Meyer Burger zijn vooral uit op een upgrade van hun technologie: zij gaan over op een nieuw model zonnecel, de zogenaamde passivated emitter rear contact-zonnecel (Perc), die ongeveer een procentpunt rendement oplevert.

Toch loopt het bij twee Nederlandse bedrijven Levitech en Solaytec niet zo storm als bij de Zwitserse marktleider, terwijl zij toch machines voor dezelfde doeleinden leveren. Ze profiteren weliswaar van de opleving in de markt, maar weten vooralsnog geen marktaandeel van Meyer Burger af te snoepen. En dat drijft hen, ondanks een wat gebrouilleerd verleden, in elkaars armen.

PERC zonnecel
Foto: Imec

Niet houdbaar

Perc-cellen hebben meer dunne lagen aan boord dan eerdere modellen. In de betere zonnecellen werd de actieve laag (de emitter) al aan de voorkant afgedekt (gepassiveerd) met een oxidelaagje, dat ervoor zorgt dat minder door licht losgemaakte elektronen en gaten recombineren voordat ze ‘de uitgang’ hebben gevonden. Bij Perc-cellen wordt zo’n laagje ook aangebracht aan de achterkant, tussen emitter en achtercontact.

De pv-industrie brengt dunne lagen gewoonlijk op met een variant van chemical vapor deposition (cvd), een techniek waarbij gasvormige reactanten zich hechten aan een substraat middels een chemische reactie. Meyer Burger, of eigenlijk dochter Roth & Rau, verkoopt machines voor plasma-enhanced cvd (pecvd), waarbij de reactiviteit van het gas wordt verhoogd door het in een plasma om te zetten. Voor de introductie van oxidelagen in de zonnecel werd deze techniek al gebruikt om de antireflectiecoating van siliciumnitride aan te brengen.

Levitech uit Almere en Solaytec uit Eindhoven bieden een andere, meer gecontroleerde depositietechniek aan: atoomlaagdepositie (ald). Dit werkt niet met één gas, maar met twee gassen die om beurten met het substraat in contact worden gebracht om te reageren. Omdat de deelreactie vanzelf stopt als het oppervlak is bedekt, wordt met ald de film letterlijk atoomlaag voor atoomlaag opgebracht. Op een Perc-zonnecel levert deze ‘nettere’ manier van depositie tot 0,3 procentpunt extra rendement op ten opzichte van pecvd.

Ook al kunnen zonnecelfabrikanten elke verbetering goed gebruiken, als verkoopargument slaat de rendementswinst nog niet aan. Samen met enkele andere kleine partijen verdelen Levitech en Solaytec tien tot twintig procent van de markt. Deze marktverdeling is op termijn niet houdbaar, zegt directeur Huib Heezen van Solaytec. ‘Zelfs voor één partij is dat onvoldoende om te kunnen overleven’, aldus Heezen. Tijd dus om samen het marktaandeel van ald te vergroten, vindt ook Jaap Beijersbergen van concurrent Levitech.

Leercurve

De eendracht steekt schril af bij de voorheen nogal kille verhouding tussen beide bedrijven. Levitech, een spin-off van ASM International, diende een klacht in bij de Europese Commissie dat Solaytec als spin-off van TNO oneigenlijke staatssteun had ontvangen. Deze procedure loopt formeel nog, maar inmiddels ‘is onze behoefte afgenomen om door te zetten’, aldus Beijersbergen. Dat houdt verband met de recente opname van Solaytec in Amtech Systems, een holding waarvan ook pv-toeleverancier Tempress uit Vaassen deel uitmaakt.

Beijersbergen en Heezen zijn het erover eens dat Meyer Burger meer profiteert van de aantrekkende markt dan zij, omdat zonnecelfabrikanten kiezen voor de veiligste optie. ‘Meyer Burger heeft al een grote installed base en deze machines hebben hun betrouwbaarheid al bewezen. Wij moeten nog door die leercurve heen’, zegt Beijersbergen.

Meyer Burger kan zijn klanten nog een voordeel bieden: het heeft oplossingen voor zowel de oxide- als de nitridelagen, en zelfs een die beide combineert (in Perc-cellen wordt het oxide aan de achterkant ook afgedekt met een nitridelaagje). Solaytec wil deze combinatie samen met Tempress gaan leveren.

Kanttekeningen

Beijersbergen en Heezen beschikken natuurlijk ook zo over hun troeven. De cost of ownership van ald-machines pakt volgens hun eigen berekeningen lager uit dan pecvd-equipment, onder meer vanwege de efficiëntere omgang met materialen, goedkopere reserveonderdelen en hogere uptime. ‘Vooralsnog kijken de meeste bedrijven niet zozeer naar investeringswaarde, maar vooral naar capex’, tempert Heezen.

De rendementswinst die ald oplevert, zou met diverse aanpassingen aan het productieproces nog kunnen worden opgeschroefd. Levitech en Solaytec bedienen momenteel vooral zogenaamde tier-1-bedrijven, die hun eigen processen samenstellen en eigen r&d in huis hebben. Dergelijke bedrijven willen, al dan niet samen met leveranciers, het maximale uit hun processen halen. Dat soort inspanningen kan op den duur mooie reclame worden voor Levitech en Solaytec.

In het high-end segment gloort meer hoop. Perc-cellen zijn net als eerdere modellen gebaseerd op p-type silicium, dat de vervelende eigenschap heeft al tijdens de eerste uren in de zon rendement te verliezen. N-type silicium kent dit nadeel niet en levert in het algemeen zonnecellen met hoger rendement op, maar de basismaterialen zijn duurder. De marktpenetratie van n-type is op dit moment dan ook minimaal, maar de International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRP) ziet over tien jaar een aanzienlijk marktaandeel ontstaan.

Dat zou goed nieuws zijn voor Levitech en Solaytec, want oxidelagen neergelegd met pecvd presteren aanmerkelijk slechter dan ald-lagen. Heezen blijft echter voorzichtig. ‘Het efficiëntieverschil tussen p- en n-type is niet zo groot. Ik zie alleen een doorbraak als de materialen op hetzelfde prijsniveau komen.’ Beijersbergen staat er iets positiever in, maar plaatst ook kanttekeningen. ‘Hier lopen we niet achter op pecvd, maar zelfs voor. Hoe eerder n-type doorbreekt, hoe beter. Jammer dat we weinig kunnen doen om de doorbraak te forceren.’