Maximalisatie van milieubesparingen bij de productie van siliciumfotovoltaïsche panelen tot 2035

Waarom schonere zonnepanelen ertoe doen

Zonne-energie wordt vaak gezien als een milieuoplossing, maar de productie van zonnepanelen vergt nog steeds energie en grondstoffen. Terwijl de wereld zich haast om tegen halverwege deze eeuw tientallen biljoenen watt aan zonnestroomcapaciteit te installeren, kunnen zelfs kleine verschillen in productiewijzen grote wereldwijde effecten opleveren. Deze studie stelt een eenvoudige vraag met grote gevolgen: nu de sector overschakelt op een nieuw, efficiënter type siliciumzonnecel, kunnen we dan ook de verborgen milieukosten van de productie van al die panelen terugdringen?

Een nieuw soort zonnepaneel betreedt het toneel

De huidige markt voor siliciumzonnecellen verschuift snel van een ouder ontwerp genaamd PERC naar een hoger-presterend ontwerp dat bekendstaat als TOPCon. Beide berusten op vergelijkbare siliciumwafers, maar ze verschillen in oppervlakbehandeling en in de wijze waarop metalen contacten worden aangebracht om elektriciteit af te tappen. Die technische aanpassingen geven TOPCon-cellen een betere efficiëntie, wat betekent dat elk paneel meer vermogen kan opleveren vanaf hetzelfde oppervlak. De auteurs gebruiken een uitgebreide levenscyclusanalyse, vanaf de winning van kwarts via cel- en paneelmontage tot het verschepen van modules van fabrieken naar Centraal-Europa, om te onderzoeken hoe deze twee technologieën zich milieutechnisch verhouden per eenheid geproduceerd vermogen.

Elke impact tellen, niet alleen koolstof

In plaats van alleen te focussen op broeikasgasemissies, onderzoekt het team 16 typen milieu-impact, waaronder luchtverontreiniging, schade aan ecosystemen, landgebruik en het gebruik van fossiele brandstoffen en metalen. Voor panelen gemaakt in China en verscheept naar Europa komt TOPCon in 15 van de 16 categorieën beter uit de bus. Gemiddeld vermindert het de klimaatopwarmende emissies met ongeveer 6,5 procent per watt vergeleken met PERC, vooral omdat de hogere efficiëntie leidt tot minder materiaalgebruik en bewerkingen voor hetzelfde outputvermogen. Het enige gebied waarin TOPCon slechter presteert is metaalgebruik: het ontwerp vraagt meer zilver in de celcontacten, wat de druk op schaarse hulpbronnen vergroot.

Waar de verborgen voetafdrukken echt vandaan komen

Dieper gravend onthult de analyse enkele belangrijke “hotspots” die de voetafdruk van een moderne zonnemodule domineren. Het maken van de siliciumwafer, en dan met name het sterk gezuiverde materiaal dat begint als kwarts en uitgroeit tot grote ingots en dunne plakjes, is veruit de meest energie-intensieve stap en bepaalt een groot deel van de klimaat- en luchtverontreinigingsimpact. Omdat veel van die elektriciteit in veel regio’s nog steeds uit fossiele brandstoffen komt, bepaalt de koolstofintensiteit van het lokale elektriciteitsnet sterk de eindvoetafdruk van het paneel. Andere hotspots zijn het zilver dat wordt gebruikt om fijne elektrische banen op de cellen te drukken, de koperen bedrading en het zonneglas in de afgewerkte module, en de brandstoffen die in schepen en vrachtwagens worden verbrand om panelen van Aziatische fabrieken naar Europese markten te vervoeren.

Locatie en toekomstige netten veranderen alles

De auteurs kijken vervolgens vooruit naar 2035 en combineren verwachte verbeteringen in paneelefficiëntie, dunnere wafers en verminderd zilvergebruik met scenario’s voor hoe elektriciteitsnetten in India, China, de Verenigde Staten en Europa in de loop van de tijd kunnen schoner worden. Ze vinden dat het maken van TOPCon-modules in Europa al ongeveer de helft van de klimaatimpact per watt heeft van het maken van dezelfde modules in India, hoofdzakelijk omdat Europese elektriciteit minder op kolen leunt. Als netten inderdaad decarboniseren zoals verwacht, neemt de productieve voetafdruk overal af, maar vooral in regio’s die het snelst op hernieuwbare energie overschakelen. In het komende decennium zou het verschuiven van meer productie naar elektriciteitssystemen met lage koolstofintensiteit en het gestaag verbeteren van paneelontwerpen ongeveer 8,2 miljard ton CO2-equivalent aan emissies kunnen vermijden vergeleken met business as usual.

Balanceren van klimaatwinst en grondstofdruk

Hoewel schonere netten de klimaat- en luchtverontreinigingsimpact sterk verminderen, vergroten ze ook de afhankelijkheid van bepaalde kritieke metalen omdat wind- en zonneparken meer van deze materialen vereisen dan fossiele energiecentrales. Naarmate het aandeel hernieuwbare energie in elektriciteitsmixen stijgt, ziet de studie een bescheiden toename van de indicator “metaalgebruik”, vooral in regio’s die grote hoeveelheden schone stroom inzetten. Voor de productie van zonnepanelen zijn de meest krachtige hefbomen het verhogen van de paneelefficiëntie en het verminderen van het elektriciteitsverbruik bij waferproductie; het terugdringen van zilvergebruik helpt vooral met metaalschaarste maar heeft elders kleinere effecten. Gevoeligheidstests en onzekerheidsanalyses tonen aan dat TOPCon in de meeste categorieën zeer waarschijnlijk milieuvriendelijker is dan PERC.

Wat dit betekent voor de schone-energietransitie

Voor niet-specialisten is de kernboodschap dat niet alle zonnepanelen gelijk zijn en dat waar we ze produceren bijna net zo belangrijk is als welk ontwerp we kiezen. De nieuwe TOPCon-technologie kan meer elektriciteit opwekken met een lagere totale milieubelasting dan zijn voorganger, mits de industrie ook de grotere vraag naar zilver aanpakt. Als fabrikanten hoogefficiënte ontwerpen combineren met schonere elektriciteitsbronnen, kan de zonneboom tot 2035 gedurende de levensduur van de panelen tientallen miljarden ton CO2-uitstoot vermijden, wat de productiekosten ruimschoots compenseert. Kortom: slimmer produceren kan zonne-energie tot een nog krachtiger instrument maken om de planeet te beschermen.

Bronvermelding: Willis, B.L., Rigby, O.M., Pain, S.L. et al. Maximising environmental savings from silicon photovoltaics manufacturing to 2035. Nat Commun 17, 2311 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69165-x

Trefwoorden: zonnefotovoltaïsche systemen, levenscyclusanalyse, TOPCon-zonnecellen, lage-koolstofproductie, transitie naar hernieuwbare energie