Rastercel: hoe dunne zonnecellen zichzelf aan elkaar knopen

Bijgewerkt: 9 augustus 2026 · 5 min leestijd

Stel je een zonnepaneel voor als een lange, smalle sportbaan in plaats van één groot voetbalveld. In plaats van één enkel oppervlak dat zonlicht omzet in stroom, wordt de actieve laag opgeknipt in tientallen of honderden smalle stroken, elk maar een paar millimeter breed. Die stroken noemen we rastercellen: kleine, langwerpige zonnecelletjes die automatisch en zonder los draadwerk aan elkaar zijn gekoppeld, als schakels in een ketting.

Dit klinkt als een detail uit de fabriekshal, maar het is precies waarom nieuwe generaties zonnepanelen — met name die op basis van perovskiet, een veelbelovend kristalmateriaal — er anders uitzien en anders gemaakt worden dan de vertrouwde blauwzwarte siliciumpanelen op het dak. Waar bij klassieke zonnepanelen losse, vierkante cellen met metalen strips aan elkaar worden gesoldeerd, ontstaat bij rastercellen de bedrading als het ware vanzelf tijdens het productieproces. Dat maakt dunne, flexibele en potentieel veel goedkopere zonnecellen mogelijk.

Wat is het precies?

Dunnefilm-zonnecellen — een categorie waartoe naast perovskiet ook materialen als CIGS (koper-indium-gallium-selenide) en CdTe (cadmiumtelluride) behoren — worden niet gemaakt van aparte plakjes silicium, maar door dunne laagjes materiaal over een heel oppervlak van glas of flexibele folie te verdampen of te printen. Zo'n laag is in eerste instantie één ononderbroken vlies van enkele micrometers dik: dunner dan een haar.

Het probleem is dat een groot, aaneengesloten vlies elektrisch gezien slecht werkt. Stroom die door een dunne laag naar de rand van het paneel moet stromen, ondervindt weerstand, en hoe groter het oppervlak, hoe meer energie daarbij verloren gaat als warmte. De oplossing is dat oppervlak op te delen in smalle stroken, die elk afzonderlijk hun stroom over een kortere afstand hoeven af te voeren.

Dat opdelen gebeurt met een laser, in een proces dat meestal uit drie stappen bestaat, in de sector aangeduid als P1, P2 en P3 (P van patterning, patroonvorming). Eerst wordt de onderste elektrodelaag doorgekrast (P1), dan wordt na het aanbrengen van de actieve laag een tweede lijn getrokken die de bovenste elektrode contact laat maken met de onderste laag van de buurcel (P2), en ten slotte wordt de bovenste elektrode zelf doorgesneden (P3). Het resultaat is een reeks smalle rastercellen die automatisch in serie geschakeld zijn: de min-pool van de ene cel raakt direct de plus-pool van de volgende. Er komt geen soldeerdraad of losse bedrading aan te pas — de schakeling zit in het patroon zelf, letterlijk als een raster ingekrast in het materiaal.

Wat wil men ermee bereiken?

De belofte van rastercellen is drieledig: goedkoper, dunner en flexibeler produceren dan met traditionele silicium-wafercellen. Omdat de lagen worden neergelegd via verdamping, sputteren of zelfs drukken (vergelijkbaar met inkjetprinten), kan de productie in principe rollend gebeuren — van een rol folie af, in plaats van cel voor cel te verwerken. Dat scheelt materiaal, energie en handelingen.

Daarnaast maakt de rastercel-aanpak het mogelijk om cellen te maken die veel groter zijn dan een enkele laboratoriumcel, zonder de elektrische verliezen die anders zouden optreden. Onderzoekers kunnen zo kleine, hoogefficiënte testcelletjes van een paar vierkante centimeter opschalen naar complete panelen van hele vierkante meters, wat één van de grootste uitdagingen is bij het commercieel maken van nieuwe zonneceltechnologie.

Tot slot spelen gewicht en flexibiliteit een rol: dunnefilmcellen op folie kunnen worden gebogen, geplakt op gebogen oppervlakken, of geïntegreerd in bijvoorbeeld gevels, voertuigen of tenten — toepassingen waar stijve siliciumpanelen niet geschikt voor zijn.

Voorbeelden uit de praktijk

Het Eindhovense onderzoeksconsortium Solliance, een samenwerking van onder meer TNO, TU Eindhoven en imec, ontwikkelt al meer dan tien jaar rasterceltechnieken voor perovskietzonnecellen en werkte de afgelopen jaren aan het opschalen van laboratoriumcellen naar modules van meer dan dertig bij dertig centimeter, met rastercellen als kernonderdeel van dat proces.

Het Britse bedrijf Oxford PV bracht in de vroege jaren 2020 als een van de eersten commerciële perovskiet-op-silicium tandemcellen op de markt, waarbij een dunne perovskietlaag met rasterstructuur bovenop een klassieke siliciumcel wordt aangebracht om een groter deel van het zonlichtspectrum te benutten.

Al langer gevestigde dunnefilmfabrikanten zoals het Amerikaanse First Solar gebruiken vergelijkbare P1-P2-P3-rastertechniek al sinds de jaren negentig voor hun CdTe-panelen, wat aantoont dat het principe zelf allesbehalve nieuw is — het is vooral de toepassing op perovskiet die momenteel volop in ontwikkeling is.

Ook Duitse onderzoeksinstituten zoals Fraunhofer ISE publiceren regelmatig over verbeterde laserscribing-technieken om de smalle, niet-actieve randjes tussen rastercellen (de zogeheten dead area) verder te verkleinen, wat direct het rendement van het complete paneel verhoogt.

Hoe ver is de techniek?

Voor gevestigde dunnefilmmaterialen als CdTe en CIGS is de rastercel-technologie volwassen: deze panelen worden al op industriële schaal geproduceerd en op zonneparken geïnstalleerd. Voor perovskiet ligt dat genuanceerder. Losse laboratoriumcelletjes van perovskiet halen inmiddels rendementen die vergelijkbaar zijn met of hoger liggen dan silicium, en tandemcellen (perovskiet gestapeld op silicium) laten in laboratoria rendementen boven de 33 procent zien.

Het omzetten van die laboratoriumresultaten naar rastercellen op module-schaal blijft echter lastig. Elke extra scribe-lijn en elk laseroverschot vermindert het actieve oppervlak een beetje, waardoor het rendement van een volledige module altijd lager uitvalt dan dat van de kleine testcel waarmee records worden gehaald. Daarnaast is de langetermijnstabiliteit van perovskietmateriaal — de mate waarin het jarenlang blootgesteld aan vocht, warmte en UV-licht zijn prestaties behoudt — nog een open vraag. Waar siliciumpanelen doorgaans 25 tot 30 jaar meegaan met een gegarandeerd rendementsbehoud, moeten perovskietrastercellen dat bewijs nog leveren op grote schaal en over lange tijd.

Kortom: het rasterprincipe zelf is bewezen techniek, maar de combinatie met perovskiet bevindt zich nog in de fase van pilotlijnen en kleine productieseries, met opschaling naar volwaardige, betrouwbare massaproductie als volgende horde.

Wie werken eraan?

Nederland speelt een relatief prominente rol in dit onderzoeksveld via TNO en het Solliance-consortium in Eindhoven, mede dankzij de sterke Nederlandse traditie in halfgeleiderapparatuur en dunnefilmtechnologie. Internationaal zijn onder meer het Belgische onderzoekscentrum imec, het Duitse Fraunhofer ISE, het Zwitserse EPFL (waar veel vroeg perovskietonderzoek plaatsvond) en het Amerikaanse NREL (National Renewable Energy Laboratory, bekend van de veelgeciteerde rendementstabellen voor zonnecellen) actief betrokken.

Aan de commerciële kant zijn Oxford PV (Verenigd Koninkrijk) en First Solar (Verenigde Staten) voorbeelden van bedrijven die rastercel-gebaseerde panelen daadwerkelijk produceren of naar productie toe werken, naast een groeiend aantal Chinese fabrikanten die investeren in perovskiet- en tandemcelfabrieken.