Kalpana Systems maakt het sinds 2024 economisch haalbaar om flexibele perovskietzonnecellen op industriële schaal te produceren dankzij hun gepatenteerde toepassing van spatial Atomic Layer Deposition (spatial ALD). Deze technologie creëert nanometerdunne lagen met atomaire precisie, waardoor kwalitatieve halfgeleidermaterialen zoals nikkeloxide (NiOx) kunnen worden aangebracht op flexibele substraten via een continu, roll-to-roll productieproces. Spatial ALD verhoogt tegelijkertijd de productiesnelheid en laagconsistentie, twee factoren die massaproductie jarenlang belemmerden. In het Perovision-project met onderzoeksinstituut TNO en zonnepaneelproducent HyET Solar, wordt Kalpana’s technologie beschouwd als een essentiële sleutel tot kostenefficiënte productie van perovskietzonnepanelen tegen 2030. Vlaanderen en België, gekend om hun cleantechsector en onderzoeksinfrastructuur, worden genoemd als cruciale regio’s waar deze doorbraak lokale industriële toepassing en innovatie kan versnellen.
Wat doet Kalpana Systems met spatial ALD?
Kalpana Systems past spatial Atomic Layer Deposition (spatial ALD) toe om nanolagen van 1 tot 200 nm dik aan te brengen op flexibele substraten via een hoogdebietproces. Spatial ALD is een verbeterde versie van conventionele ALD waarmee functionele lagen niet sequentieel, maar simultaan in gescheiden flowzones worden afgezet.
Hoe verschilt spatial ALD van klassieke ALD?
- Klassieke ALD: sequentieel proces met lage doorvoer, geschikt voor lab- of nicheproductie
- Spatial ALD: continu proces met hoge doorvoersnelheid, geschikt voor industriële massaproductie
- Spatial ALD gebruikt geen vacuümkamers, waardoor energie- en materiaalkosten dalen
Hoe dun zijn de aangebrachte lagen?
De lagen zijn tussen de 1 en 200 nanometer dik, met een laagdiktekontrolenauwkeurigheid onder de 0,1 nm. Dit maakt het mogelijk specifieke barrières, halfgeleiders of geleidende lagen uniform aan te brengen.
Waarom is spatial ALD belangrijk voor perovskietzonnecellen?
Spatial ALD maakt het technisch haalbaar om perovskietzonnecellen kwalitatief en goedkoop uit te rusten met cruciale functionele lagen zoals nikkeloxide (NiOx). Deze dunne lagen verbeteren ladingsafvoer, verhogen de efficiëntie en verlengen de levensduur.
Wat doet nikkeloxide in een perovskietzonnecel?
NiOx fungeert als een hole transport layer (HTL). Het zorgt voor efficiënte overdracht van positieve ladingsdragers (holes) van het perovskietmateriaal naar de elektroden zonder elektronische lekken.
Waarom is uniforme NiOx lastig te produceren zonder spatial ALD?
NiOx vereist atomaire precisie en defectvrije aanbrengingen over grote oppervlakken. Conventionele methodes zoals sputteren of spincoaten leveren inconsistente lagen met beperkte reproduceerbaarheid.
Wat zijn de eigenschappen van perovskietzonnecellen?
Perovskietzonnecellen zijn zonnecellen gebaseerd op kristallijne verbindingen met de algemene chemische structuur ABX₃ (vaak op basis van lood, jodium en organische kationen) en vertonen hoge responsiviteit op zonlicht.
| Eigenschap | Waarde/Voordeel |
|---|---|
| Efficiëntie (laboratorium) | ≥ 26 % (record: 26,1 % in 2023, NREL) |
| Productiewijze | Lage temperatuur, lage energiekost |
| Gewicht | Relatief laag |
| Substraatcompatibiliteit | Flexibel, gekromd, textiel |
| Transparantieopties | Mogelijk |
Perovskietcellen zijn goedkoper te produceren dan siliciumcellen en kunnen rechtstreeks geïntegreerd worden in oppervlakken zoals ramen of gevelpanelen, wat ze bruikbaar maakt in BIPV-toepassingen (Building Integrated Photovoltaics).
Hoe verloopt de samenwerking tussen Kalpana Systems, TNO en HyET Solar?
Kalpana Systems werkt samen met het Nederlandse TNO en HyET Solar in het kader van het Perovision-project. Het doel is om spatial ALD-geoptimaliseerde lagen zoals NiOx beschikbaar te maken voor massaproductiefaciliteiten tegen midden 2027.
Wat doet TNO in dit project?
TNO staat in voor het fundamenteel en toegepast onderzoek naar materiaaleigenschappen, zoals stabiliteit van de dunne lagen, interfacegedrag en de rol van defecten in NiOx-films.
Wat levert HyET Solar bij aan het project?
HyET Solar, producent van flexibele zonnefolie, produceert lichtgewicht PV-systemen. Ze zien Kalpana’s technologie als structureel belangrijk voor hun nieuwe productielijn voor flexibele perovskietmodules.
Wanneer start de industriële toepassing van deze technologie?
De planning voorziet om tegen 2027 spatial ALD-gebaseerde lagen in te zetten in pilootlijnen. Tegen 2030 mogen productielijnen op volle capaciteit draaien.
| Fase | Periode | Doelstelling |
|---|---|---|
| Pilootimplementatie | 2026-2027 | Integratie spatial ALD, testproductie |
| Opschaling | 2027-2029 | Optimalisatie rendement, automatisering |
| Massaproductieperceel | 2030 | Commerciële uitrol wereldwijd, incl. Europa |
Is de Belgische markt betrokken bij deze uitrol?
Ja. België en Vlaanderen worden gezien als geschikte regio’s voor verdere opschaling van perovskiettechnologie en benutting van ALD-processen door hun sterke hightech clusters.
Welke Vlaamse sectoren kunnen voordeel halen?
- Cleantechbedrijven: Nieuwe product-marktcombinaties voor energietoepassingen
- Materialenbedrijven: Rol in productie/distributie substraten en nanocoatings
- Onderzoeksinstellingen: Lokale expertise in materiaalwetenschappen (o.a. IMEC, VITO)
- Bouwsector: Integratie via zonnegevels, ramen, dakmaterialen
Wat zijn de voordelen van flexibele perovskietmodules voor Vlaanderen?
Vlaamse gebouwen en infrastructuur hebben nood aan lichte, integreerbare en esthetische oplossingen. Flexibele perovskietmodules zijn toepasbaar waar klassieke zonnepanelen onpraktisch zijn.
| Toepassing | Voordeel |
|---|---|
| Geïntegreerde gevelpanelen | Geen extra drager nodig, architectonisch voordelig |
| Dakbedekkingen | Lichtgewicht, past op niet-stevige daken |
| Mobiele toepassingen | Campers, lichtgewicht toestellen, werfinfrastructuur |
| Textiel of wearables | Sensor-gebaseerde kleding voor medische/industr. toepassingen |
Hoe scoort de spatial ALD-technologie tegenover concurrerende methodes?
Spatial ALD levert meerlaagse coatings met hogere reproducerbaarheid, lager defectgehalte en onder industriële condities. In vergelijking met CVD, sputtercoating of spincoating is spatial ALD nauwkeuriger en economischer op schaal.
| Technologie | Precisie | Haalbare doorvoer | Kosten | Industriële schaalbaarheid |
|---|---|---|---|---|
| ALD (klassiek) | Hoog | Laag | Hoog | Beperkt |
| Spatial ALD | Zeer hoog | Hoog | Gemiddeld | Hoog |
| CVD | Matig | Hoog | Laag | Hoog |
| Sputtering | Laag | Gemiddeld | Gemiddeld | Laag |
Wat zijn de verwachtingen voor de integratie van perovskietzonnecellen in België na 2030?
Na 2030 wordt verwacht dat perovskiettechnologie in België haar marktaandeel aanzienlijk vergroot, vooral in stedelijke BIPV-oplossingen. Beleid gericht op circulaire materialen, stedelijke verduurzaming en zonne-energie zal deze trend versnellen.
Zijn er milieukritieken op perovskietcellen en hoe gaat de sector daarmee om?
Een aandachtspunt is het gebruik van lood in de actieve laag. Onderzoeksinstellingen werken aan loodvrije formules of gesloten encapsulatiesystemen via barrièrelagen (die spatial ALD versterkt). Europese normering verwacht tegen 2030 strikte recyclingverplichtingen.
Hoe beïnvloedt dit Kalpana’s strategische positie in de PV-sector?
Kalpana Systems positioneert zich als sleutelspeler in de productie-infrastructuur voor ultradunne coatings binnen next-generation fotovoltaïsche toepassingen. Hun unieke spatial ALD-platform laat schaalbare productie toe voor een brede waaier aan toepassingen binnen de zonne-energiesector.
De Vlaamse cleantech-industrie krijgt via Kalpana’s technologie een unieke kans om deel te nemen aan de volgende generatie lichte en flexibele zonne-energieproducten, met toepassingen in bouw, mobiliteit en draagbare elektronica.