Werking zonnecel: hoe werken zonnecellen in 2024?
Zonnepanelen zijn niet meer weg te denken uit ons hedendaags landschap. Een doorsnee Google Earth-vlucht boven Vlaanderen toont dat het zonnepaneel net zo ingeburgerd is als het café, de klinker en het frietkot. Maar hoe werkt deze technologie nu eigenlijk? Tijd om eens dieper te duiken in de wereld van zonnepanelen en vooral die van zonnecellen.
Interesse in zonnepanelen?
Inhoud
Wat is een zonnecel eigenlijk?
Een zonnecel is een cel dat lichtenergie opneemt en direct omzet in elektrische energie door middel van het zonne-energie-effect. Het is als het ware het “hart” waaruit zonnepanelen zijn gebouwd. Elke zonnepaneel bestaat uit meerdere zonnecellen die gezamenlijk zorgen voor de hoeveelheid zonne-energie dat een zonnepaneel kan opnemen.
Waar bestaat een zonnecel uit?
Een zonnecel bestaat voor het grootste gedeelte uit een dunne laag siliciummateriaal. Dit siliciummateriaal vormt dan ook de belangrijkste onderdeel van de zonnecel.
Om van het silicium een halfgeleider te maken, wordt er aan de onderzijde een laagje borium toegebracht, en wordt er aan de bovenzijde een dunne laag fosfor toegebracht. De component wordt voorzien van twee glasplaten, ter bescherming.
Op zoek naar een installateur?
Hoe werkt een zonnecel?
Zodra er zonlicht op het zonnepaneel valt, worden de elektronen uit de bovenkant losgemaakt, met het gevolg dat er een vrije elektron met een bijbehorend gat ontstaat. Door de ongelijke verdeling van elektrische lading ontstaat er een elektrisch veld op het grensvlak, en kunnen de elektronen slechts een kant op bewegen. Waardoor er een spanningsverschil tussen de boven- en onderkant van het paneel ontstaat.
Als je de boven- en onderkant van het paneel met elkaar verbindt, zal er een elektrische stroom gaan lopen door de draad. Omdat de spanning van een zonnecel slechts een halve volt bevat, worden er meestal meerdere zonnecellen in een serie aan elkaar gekoppeld in een zonnepaneel, wat leidt tot meer volt.
Nieuwe technologie voor zonnecellen
Recentelijk is er een nieuwe zonnepanelen techniek op de markt ontwikkeld, die Passivated Emitter Rear Cell (PERC) wordt genoemd. Door de uitvinding van deze techniek is een zonnepaneel in staat om ook bij minder licht zijn prestaties ongehinderd voort te zetten. Dit zorgt er dus voor dat je minder afhankelijk bent van het weer, en hierdoor een betere opbrengst zult hebben uit deze investering.
De achterkant van deze zonnepanelen is volledig geleidend, waardoor de springende elektronen niet meer door draadjes worden afgevoerd, maar door het gehele achter scherm.
Wie heeft de zonnecel eigenlijk bedacht?
In het jaar 1839 ontdekte de natuurkundige Fransman genaamd, Alexandre-Edmond Becquerel, het fotovoltaïsche effect. Hiermee werd aangetoond dat het mogelijk is om zonlicht direct om te zetten in elektriciteit.
Dit was destijds nog maar slechts het begin. Want na 10-tallen jaren te hebben geëxperimenteerd met het plaatsen van materialen in zonlicht, werd uiteindelijk de eerste zonnecel ontwikkeld en samengesteld.
De eerste zonnecel werd in 1883 uitgevonden door een Amerikaanse uitvinder genaamd, Charles Fritts. Hij creëerde een zonnecel die gebruik maakte van een dunne laag selenium op een dun stuk metaalfolie, wat de lichtenergie absorbeerde en elektriciteit genereerde. Ondanks destijds de efficiëntie van zijn zonnecellen erg laag was, werd zijn uitvinding beschouwd als een belangrijke mijlpaal in de ontwikkeling van het opwekken van zonne-energie.
In 2000 werd de eerste echt prototype op de markt gelanceerd, die het gehoopte rendement ook kon realiseren. Dit prototype maakte het opwekken van energie via zonlicht steeds efficiënter, wat leidde tot veel vertrouwen en hoop in de toekomst.
Sinds de lancering van het prototype tot de dag van vandaag, zien we een trend waarbij de energiekosten steeds hoger worden en daarentegen de productiekosten steeds lager worden. Hierdoor werden de zonnepanelen steeds interessanter voor de mensen, en wordt dit jaar in, jaar uit, versterkt door de klimaatomstandigheden waar we in verkeren. Men streeft naar een steeds groenere en milieuvriendelijkere samenleving
Hoeveel soorten zonnecellen bestaan er?
Er bestaan veel verschillende soorten zonnecellen, die je kunt opdelen in 2 groepen, de fotovoltaïsche zonnecel en de Foto-elektrochemische zonnecel
Het belangrijkste verschil tussen deze 2 cellen, is de manier waarop ze zonlicht omzetten in licht.
1. Fotovoltaïsche zonnecel
De fotovoltaïsche zonnecel maakt gebruik van het fotovoltaïsche effect om direct zonlicht om te zetten in elektrische energie. Wanneer er lichtdeeltjes (fotonen) op het gebied van de PV-cel vallen, absorbeert een halfgeleidermateriaal, zoals silicium, de lichtdeeltjes en creëert het een spanningsverschil. Wat leidt tot het opwekken van een stroom van geladen deeltjes die door een externe schakeling kan worden gebruikt. Hieronder vind je hier vijf verschillende soorten van terug.
Monokristallijne silicium zonnecellen
In een monokristallijn zonnepaneel zijn de zonnecellen gemaakt van mineraal silicium. Een monokristallijne zonnecel wordt gemaakt door een cilindervormig stuk silicium, in dunne plakjes te snijden.
Dit speciale productieproces zorgt ervoor dat de kristallen dezelfde kant op staan en het een hoge efficiëntie heeft. Echter is de productie van monokristallijne zonnecellen erg kostbaar, zo zijn de prijzen van deze zonnecellen hoger dan de prijzen van de meeste andere zonnecellen.
Polykristallijne silicium zonnecellen
Net zoals de monokristallijne zonnecellen, bestaat ook de polykristallijne zonnecel uit silicium. Dit silicium wordt echter gewoon gesmolten en in de juiste vorm gegoten. Aangezien er geen verdere bewerking op wordt uitgevoerd, stolt het silicium in de vorm waarin het gegoten is.
Hierdoor zijn de kristallen niet in één richting uitgelijnd en is de efficiëntie van dit type zonnecel (gemiddeld 2% tot 3%) lager dan die van een monokristallijne zonnecel.
Wat dit type zonnecel toch populair maakt, is de prijs per WattPiek die ervoor betaald wordt.
Amorf silicium zonnecellen
Een ander type zonnecel is de Amorf zonnecel, die vaak ook wel de dunne-film-zonnecel wordt genoemd, omdat dit type zonnecel een dunnere laag silicium bevat. Dit maakt dit type zonnecel dan ook een stuk goedkoper dan de mono- en polykristallijne zonnecellen.
Tegenover de lagere prijs die er voor wordt betaald, staat er ook een lager rendement tegenover. Dit betekent dus dat je een groter oppervlak nodig hebt (dan bij een mono- en polykristallijn paneel) om hetzelfde rendement te behalen. Hierdoor wordt de Amorf zonnecel maar zelden toegepast op mobiele toepassingen
Dunne film zonnecellen
Een dunne film zonnecel is een type zonnecel waarbij een dunne laag van lichtgevoelige materialen op het vlak wordt afgezet. Deze materialen kunnen verschillende halfgeleiders zijn, zoals cadmiumtelluride, koperindiumgalliumdiselenide of amorf silicium.
Door de dunne laag kunnen dunne film zonnecellen flexibel en licht van gewicht zijn, waardoor ze ideaal geschikt zijn voor gebruik waarbij buigzaamheid en gewichtsbesparing belangrijk zijn, zoals voor mobiele toepassingen of voor in gebouwen.
Net als de Amorf zonnecel, heeft ook de dunne film zonnecel een lager rendement dan de mono- en polykristallijne zonnecellen. Echter zijn ze wel kosteneffectiever van productie en materiaalgebruik
CIGS-zonnecellen
Een CIGS-zonnecel is een type dunne film zonnecel dat bestaat uit de combinatie van koper, indium, gallium en selenium (CIGS). Dit materiaalsysteem is erg veel voorkomend in dunne film zonnecellen. De CIGS-laag neemt zonlicht op en zet het om in elektrische energie.
CIGS-zonnecellen hebben enkele voordelen, zoals een hoog rendement, flexibiliteit en een goede prestatie bij weinig licht. Ze worden vaak gebruikt in commerciële zonnepanelen en zijn ideaal geschikt voor gebruik in gebouwgeïntegreerde fotovoltaïsche systemen en mobiele toepassingen.
2. Foto-elektrochemische zonnecel
In tegenstelling tot een fotovoltaïsche zonnecel, maakt een foto-elektrochemische zonnecel gebruik van chemische reactie die ontstaat door zonlicht.
In een PEC-cel wordt zonlicht gebruikt om een chemische reactie te stimuleren, vaak in de vorm van waterafbraak. Het zonlicht activeert een lichtgevoelige-elektrode, die meestal bestaat uit een halfgeleidermateriaal of een katalysator (die watermoleculen kan splitsen in waterstof- en zuurstofgassen). Die vervolgens gebruikt kunnen worden om elektriciteit op te wekken, of als brandstof
Interesse? Ontvang tot 5 gratis offertes
Hoeveel wekt een zonnecel op in 2024?
Gemiddeld wekt een zonnepaneel 332 kWh op per jaar.
Een zonnepaneel wekt overdag altijd zonne-energie op, ook wanneer er geen zon lijkt te schijnen. Het is vanzelfsprekend dat een zonnepaneel het meeste kWh opwekt, op dagen met veel zonuren. Zo haal je dus het meeste resultaat in de zomermaanden, ten opzichte van de rest van het jaar.
Zonnepanelen kopen in 2024? Raadpleeg specialisten en vergelijk gratis offertes op maat!
Indien je toch nog graag wat extra informatie wenst te krijgen, kan het aanvragen van een of meerdere offertes uitkomst bieden. Op deze manier kun je verschillende specialisten uit jouw regio vergelijken om de beste oplossing te vinden voor jouw persoonlijke situatie.