Zonnepanelen hoe werkt het?

Zonnepanelen zetten zonlicht direct om in elektriciteit (‘zonnestroom’).
Dit proces heet het fotovoltaïsch effect. De officiële benaming voor zonnestroomtechnologie is kortweg PV, van het Engelse photovoltaic.

Zonnestroom wordt opgewekt door zonnecellen, die tezamen een zonnepaneel vormen. Elke zonnecel is opgebouwd uit flinterdunne laagjes halfgeleidend materiaal waartussen – onder invloed van zonlicht – een spanningsverschil ontstaat. Een paneel heeft een vermogen van circa 185 tot 330 Watt bij volle zon. Dit vermogen wordt ook wel ‘piekvermogen’ genoemd, met als eenheid ‘watt piek’ (Wp). Het grootste deel van de tijd levert een zonnepaneel minder omdat de zon niet altijd zo sterk schijnt.

Voor de zonnecellen is silicium het meest gebruikte halfgeleidermateriaal. Daarmee kunnen drie typen zonnecellen gemaakt worden:

• Monokristallijn silicium (sc-Si) is een egaal antracietkleurig of zeer donkerblauw materiaal. De zonnecellen worden gezaagd uit een blok silicium bestaande uit één groot kristal. Het formaat van de afzonderlijke, meestal vierkante cellen varieert van 12,5 x 12,5 cm tot 15 x 15 cm. Gemiddeld wordt 15 -17% van het zonlicht omgezet in elektriciteit.

• Multi of poly kristallijn silicium (mc-Si) is het meest toegepaste materiaal voor zonnecellen. De kleur is blauw, in rijke schakeringen omdat het blok silicium in dit geval bestaat uit meerdere kristallen. De cellen zijn 12,5 x 12,5 cm tot 15 x 15 cm groot.
Het rendement voor omzetting van het zonlicht in elektriciteit is ongeveer 14 – 16%.

• Amorf silicium (a-Si) wordt niet zoals beide voorgaande kristallijne materialen uit een blok silicium gezaagd, maar in een zeer dunne laag op een dragermateriaal aangebracht. Deze techniek maakt in principe alle vormen en afmetingen mogelijk. Amorf
silicium zonnecellen zijn bruin tot zwart. Het rendement bij installatie ligt op ongeveer 8%. In het begin vermindert dit rendement om uiteindelijk te stabiliseren op zo’n 6-7%. Amorf silicium zonnepanelen zijn ook als flexibele zonnepanelen verkrijgbaar. Naast silicium worden ook andere halfgeleidermaterialen, zoals de verbindingen koper-indium-diselenide (CIS)of cadmium-telluride (CdTe), gebruikt in commercieel verkrijgbare zonnepanelen.

Een omvormer zet de gelijkstroom uit het paneel om in wisselstroom en levert deze vervolgens aan het elektriciteitsnet. We spreken dan over een ‘netgekoppeld’ zonnestroomsysteem. Een netgekoppeld zonnestroomsysteem van 4000 Wp kan in Nederland onder de juiste hellingshoek en orïentatie jaarlijks zo’n 3600 kWh energie leveren.