Zonnepanelen uitgelegd: lagen en coatings

Het is natuurlijk ontzettend tof, zo’n rij zonnepanelen op het dak. Een eigen lokale energiefabriekje. Maar hoe zitten zonnepanelen nu precies in elkaar? En hoe produceren ze elektriciteit? Stap met ons in de wereld van zonnepanelen en ontdek hoe ze werken. Deze keer: de lagen en coatings van een zonnepaneel.

Wist je dat een zonnepaneel uit verschillende lagen bestaat? Al deze lagen hebben weer hun eigen eigenschappen en functies. Maar hoe werken de verschillende coatings die op zonnepanelen worden aangebracht eigenlijk? En waar zijn die strepen op een zonnepaneel goed voor? Wij leggen je uit, welke lagen er precies in een zonnepaneel zitten, en waar ze goed voor zijn.

Frame van het zonnepaneel

Het frame houdt alle lagen van het zonnepaneel stevig bij elkaar. Verder maakt het frame het makkelijker om de zonnepanelen aan een dak te bevestigen.

Glasplaat van het zonnepaneel

De bovenkant van een zonnepaneel bestaat uit veiligheidsglas. Deze plaat beschermt de zonnecellen niet alleen tegen weersinvloeden zoals hagel en sneeuw, maar ook tegen hoge temperaturen. Glas geleidt warmte relatief goed. Je wilt dat een zonnecel zijn warmte snel kwijt kan, omdat het minder stroom produceert als het warm is. Glas is daar erg geschikt voor. Metaal zou nog beter zijn, maar daar kan natuurlijk geen zonlicht doorheen.

Anti-spiegellaag: afgekeken van brillen

Op de glasplaat is een anti-reflecterende coating aangebracht, die ervoor zorgt dat zo veel mogelijk zonlicht de zonnecellen bereikt. Of een oppervlakte het licht goed reflecteert, kun je zien aan hoeveel de oppervlakte spiegelt. Veel van de technologie die op zonnepanelen wordt gebruikt, is afgekeken van brillen. Als je geen anti-reflectielaag op je bril zou hebben, zou je je eigen oog in je bril kunnen zien. Aangezien zonnecellen op zonlicht werken, wil je dat de lagen boven de zonnecellen zo min mogelijk spiegelen.

Hoeveel een materiaal reflecteert, hangt af van het verschil in brekingsindex (de mate waarin licht wordt gebroken) tussen twee materialen. De brekingsindex van lucht en glas verschillen erg van elkaar. Door een coating te kiezen met een brekingsindex die tussen die van glas en lucht in zit, verklein je het verschil, en zorg je dus dat er minder licht wordt gereflecteerd. Zo’n anti-reflectielaag kan op verschillende plekken in het zonnepaneel worden toegepast, zowel op het glas als op de zonnecellen zelf. Door op meerdere plekken een anti-reflectielaag aan te brengen, vergroot je de hoeveelheid licht die de zonnecellen bereikt. De twee materialen die het vaakst worden gebruikt voor deze coating op zonnepanelen zijn siliciumnitride en titaniumdioxide. De dikte van de laag hangt af van welk soort licht je door wil laten, maar hierbij moet je denken aan nanometers. Je ziet de laag natuurlijk niet met het blote oog! Bij zonnepanelen is het belangrijk dat de coating zichtbaar licht doorlaat.

Water? Liever niet

De anti-reflecterende coating werkt ook water- en vuilafstotend. Als het regent spoelt bijna al het vuil zo van de panelen af. De coating op zonnepanelen zorgt ervoor dat het paneel een hele specifieke ruwheid krijgt. Hierdoor blijft de waterdruppel mooi op de coating liggen, waardoor de druppel vervolgens makkelijker van de coating kan glijden. De knappe koppen die de panelen ontwerpen, kijken hiervoor naar de oppervlaktespanning van de druppel: de puntjes moeten op de juiste afstand liggen. Ver genoeg om zo min mogelijk contact te maken, maar ook niet zo ver dat de druppel uit elkaar valt en een plasje wordt. Dit werkt hetzelfde als de waterafstotende spray die je op je schoenen kunt spuiten. In de spray zitten kleine deeltjes die de juiste ruwheid creëren zodat waterdruppels zich niet aan je schoenen hechten, maar er weer af rollen.

Plastic seal

Direct boven en onder de zonnecellen zit een plasticlaag die ervoor zorgt dat de zonnecellen droog blijven. Deze lagen worden aan elkaar gelamineerd zodat ze goed waterdicht zijn. Ze functioneren ook als een soort kussen, om de zonnecellen tegen schokken te beschermen.

Fingers en busbars

Op elke zonnecel lopen dunne zilverkleurige lijntjes. Deze lijnen transporteren de gelijkstroom die opgewekt wordt in de zonnecellen naar het aanhechtingspunt met de rest van het systeem. Dit is eigenlijk gewoon het elektrische circuit. De zilveren lijntjes zorgen ervoor dat elektronentransport kan plaatsvinden. Elektronen zijn eigenlijk simpele deeltjes: als ze een geleider zien, bewegen ze het liefst langs die geleider. De twee grotere lijnen heten de ‘busbars’. De ‘fingers’ lopen vanuit de busbars naar de zijkanten van de zonnecellen. Op dit moment wordt hier vooral zilver voor gebruikt, maar er wordt veel onderzoek gedaan of er minder zeldzame materialen gebruikt kunnen worden. Of bijvoorbeeld doorzichtige materialen, want nu zorgen de fingers en busbars nog steeds voor een klein beetje schaduw op de zonnecellen.

Op sommige panelen zijn ook bredere witte lijnen zichtbaar. Dit is de achterplaat die je ziet. Er moet namelijk wat ruimte tussen de zonnecellen zitten zodat ze kunnen uitzetten als ze warm worden. Als de achterplaat zwart is, zijn deze strepen minder goed zichtbaar. Veel mensen vinden dit mooier, maar de zwarte achterplaat neemt wel meer zonnewarmte op, waardoor het paneel iets minder efficiënt is.

Zonnecellen: this is where the magic happens!

De zonnecellen zijn de sterren van het zonnepaneel, want zij zetten zonlicht om in stroom. Hoe dit precies in z’n werk gaat, lees je hier.

Achterplaat

Deze plaat van plastic of glas zorgt voor een nette en stevige afwerking aan de achterkant van het zonnepaneel. Het beschermt de zonnecellen tegen hoge temperaturen en vocht en isoleert de panelen, wat de prestatie en de veiligheid van de panelen bevordert.

Wil je ontdekken hoe zonnepanelen kunnen bijdragen aan het verduurzamen van je woningvoorraad? Verken nu de opties voor woningcorporaties en vastgoedeigenaren.