Hoe werken zonnepanelen?

De werking van zonnepanelen en -cellen

Wat is zonne-energie?

De energie die zonnepanelen leveren komt van het licht van de zon. In het centrum van de zon vindt kernfusie plaats. Vier waterstofatomen smelten onder enorm hoge druk en temperatuur samen tot één heliumatoom. Een klein deel van de massa van de waterstofatomen wordt hierbij omgezet in zonne-energie. Deze zonne-energie begint dan als elektromagnetische straling met verschillende golflengtes aan zijn reis naar de aarde. Een deel van deze straling is schadelijk voor het leven op aarde, maar het grootste deel daarvan wordt opgevangen door onze atmosfeer en het magnetische veld rond de aarde. De rest van de straling bereikt de aarde als licht (zichtbaar en onzichtbaar: zoals UV), en als warmte (zoals infrarood straling). De hoeveelheid energie die zo de aarde bereikt is zo’n 9000 keer meer dan het verbruik van alle mensen bij elkaar opgeteld. Volgens recente berekeningen heeft de zon nog genoeg massa om 1,75 miljard jaar door de stralen. Dit maakt de zon een duurzame bron van energie. De zon zal nog vele mensenlevens meegaan. Funfact: Bijna alle vormen van duurzame energie komen van zonne-energie. Zonnestraling veroorzaakt namelijk ook de wind, laat biomassa groeien, en is verantwoordelijk voor de verdamping en transport van water (wat waterkrachtcentrales mogelijk maakt).

Hoe werken zonnecellen?

Zonnecellen zetten zonlicht om in gelijkstroom. Om te begrijpen hoe ze dit doen heb je enige kennis over de werking van elektronen nodig. Elektronen zijn negatief geladen elementaire deeltjes, die of vast kunnen zitten in een atoom, of los kunnen bewegen. Zonnecellen bestaan uit twee dunne laagjes silicium. Door een kleine hoeveelheid van andere elementen aan het silicium toe te voegen heeft de ene laag een teveel aan elektronen, terwijl de andere laag er juist te weinig heeft. De elektronen willen graag van de laag met een overschot naar de laag met het tekort bewegen, maar hebben niet genoeg energie om helemaal los te bewegen. Wanneer er zonlicht op het paneel valt wordt de energie uit het licht geabsorbeerd door de overtollige elektronen, waardoor deze vrij raken. Deze vrije elektronen stromen naar de silicium-laag met een tekort aan elektronen. Dit is de gelijkstroom die jouw zonnepanelen opwekken.

Hoe Werken Zonnecellen

De opbouw en werking van zonnepanelen

Een zonnepaneel is een vrij eenvoudig product. Een zonnepaneel bestaat uit een aantal lagen, die allemaal hun eigen functie hebben:

Alle lagen van een zonnepaneel worden stevig bij elkaar gehouden door een aluminium frame (1). Het frame maakt het ook makkelijker om de zonnepanelen aan een dak te bevestigen. De bovenkant van een zonnepaneel bestaat uit veiligheidsglas (2). Deze plaat beschermt de zonnecellen (5), die licht omzetten in gelijkstroom, tegen weersinvloeden, zoals hagel en sneeuw, en tegen hoge temperaturen. Op de glasplaat is een antireflecterende en vuilafstotende coating aangebracht. Deze coating zorgt ervoor dat zoveel mogelijk zonlicht de zonnecellen bereikt. En als het regent spoelt het meeste vuil zo van de zonnepanelen af: dit betekent een stuk minder schoonmaakbeurten! Direct boven en onder de zonnecellen zit een plastic laag (3) die ervoor zorgt dat de zonnecellen droog blijven. De plastic lagen worden aan elkaar gelamineerd zodat ze goed waterdicht zijn. Ze functioneren ook als een soort kussentje, om de zonnecellen te beschermen tegen schokken.

Op elke zonnecel lopen dunne zilverkleurige lijntjes (4). Deze lijnen heten fingers en bus bars. Ze transporteren de gelijkstroom die opgewekt wordt in de zonnecellen naar het aanhechtingspunt met de rest van het systeem. Op sommige type zonnepanelen 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. Dit maakt de zonnepanelen minder opvallend, maar de zwarte achterplaat neemt wel meer zonnewarmte op, waardoor het paneel iets minder efficiënt is. De achterplaat (6) van plastic of glas zorgt voor een nette en stevige afwerking aan de achterkant van het zonnepaneel. Deze plaat beschermt de zonnecellen tegen hoge temperaturen en vocht en isoleert de panelen, wat de prestatie en de veiligheid van de panelen bevordert.

Verschillende Lagen Van Zonnepaneel

Het verschil tussen blauwe en zwarte zonnepanelen

Er zijn twee verschillende typen zonnepanelen: polykristallijne en monokristallijne zonnepanelen. Je kunt de twee verschillende typen zonnepanelen herkennen aan hun kleur. Poly-panelen zijn blauw, terwijl mono-panelen zwart zijn. Het verschil tussen de twee zonnepanelen zit in het productieproces van de zonnecellen. Tijdens het productieproces vormt het silicium in de zonnecellen kristallen. Bij poly-kristallijne zonnepanelen staan deze als waaiers naar buiten, waardoor ze makkelijker diffuus licht uit de omgeving opnemen. Bij mono-kristallijne zonnepanelen staan de kristallen allemaal dezelfde richting uit. Hierdoor produceren zij beter bij directe instraling. In Nederland komen beide typen instraling voor, en over een heel jaar gekeken is de opbrengst van poly- en mono-panelen ongeveer gelijk. In de praktijk is de keuze tussen polykristallijne en monokristallijne zonnepanelen vaak een kwestie van smaak.

Zwarte Mono En Blauwe Poly Panelen

Het vermogen van zonnepanelen

De levensduur van zonnepanelen ligt vandaag de dag rond de 25 jaar. Je wilt natuurlijk dat je zonnepanelen gedurende deze tijd goed functioneren, zodat de vooraf berekende stroom opbrengst en het beloofde rendement ook echt worden behaald. Omdat er geen bewegende onderdelen in zonnepanelen zitten, zijn ze zo goed als onderhoudsvrij en gaan ze bijna niet kapot. Het vermogen van de zonnepanelen om energie op te wekken neemt wel enigszins af tijdens de levensduur van de panelen. Kwalitatief goede zonnepanelen hebben een vermogensgarantie van de fabrikant. Deze vermogensgarantie houdt in dat de panelen na 25 jaar nog minimaal 80% van het oorspronkelijke vermogen hebben. Op sommige panelen van Sungevity geldt zelfs een vermogensgarantie van 87% over 25 jaar. Tip: de vermogensgarantie gaat over het minimale vermogen dat een zonnepaneel na 25 jaar nog kan leveren. In de praktijk kan dit een stuk hoger uitvallen. Zo blijkt uit een test van een Duitse zonne-installatie dat de panelen maar 3,9% aan vermogen verloren over de tijdspanne van 36 jaar!

Ontdek wat jij kunt besparen