Hoe werken zonnepanelen?

De manier waarop zonnepanelen functioneren is niet zo ingewikkeld als het misschien lijkt. In dit artikel leggen we je uit hoe de panelen werken en welk soort panelen het meest aanbevolen is voor zelfconsumptie.

De installatie van zonne-energie, zowel bij grote zonneparken als bij kleine installaties voor zelfverbruik, is de laatste jaren in Nederland flink toegenomen. Steeds meer huishoudens kiezen voor installaties met fotovoltaïsche panelen om verschillende redenen: van de besparing op de elektriciteitsrekening tot de milieuverantwoordelijkheid die tegenwoordig van ons vereist wordt.

Als je overweegt de stap naar schone energie te zetten door zonnepanelen te laten installeren, is het de moeite waard te weten hoe de installaties werken.

Hoe werken fotovoltaïsche zonnepanelen?

De werking van zonnepanelen is voornamelijk gebaseerd op de fotovoltaïsche zonnecel die zonne-energie rechtstreeks omzet in elektrische energie met behulp van foto-elektrische energie. Fotovoltaïsche opwekking is de eigenschap van bepaalde materialen (bijv. silicium) om elektrische stroom op te wekken wanneer ze worden blootgesteld aan zonnestraling. Het gebeurt wanneer de energie van zonlicht (fotonen) elektronen "vrijmaakt", waardoor een stroom van elektrische energie ontstaat.

Een zonnepaneel of module is samengesteld uit een reeks fotovoltaïsche cellen. Dit zijn lagen silicium "gedoteerd" met fosfor en boor, die een elektrische lading genereren bij blootstelling aan zonnestraling. Het is gebruikelijk om ze in een module (of paneel) in serie te plaatsen zodat de spanning wordt aangepast aan een bruikbaar DC-systeem (gelijkstroom).

Deze energie wordt omgezet in wisselstroom (AC) door aansluiting op een omvormer, zodat de energie die je overdag verbruikt door de zonnepanelen kan worden geleverd.

Weet wel dat de door de zonnecellen geleverde spanning altijd vrij regelmatig en lineair is, maar dat de geleverde stroom afhangt van de intensiteit van het licht. Daarom hangt het rendement van een zonnepaneel grotendeels af van de sterkte van het ontvangen licht, dat verschilt afhankelijk van het tijdstip van de dag en de tijd van het jaar.

Hoe wordt de opbrengst van een zonnepaneel berekend?

Om te begrijpen hoe zonnepanelen werken, is het ook belangrijk om te weten hoe het vermogen van een module wordt berekend. Bij het meten of berekenen van de prestaties van panelen wordt voor zonnepanelen de wattpiek (Wp) gebruikt. Dit variabel wordt gebruikt als een benchmark waarmee de prestaties van zonnepanelen kunnen worden gemeten en vergeleken. Aangezien de hoeveelheid zonlicht die op de panelen valt varieert gedurende de dag en per seizoen, varieert de hoeveelheid opgewekte stroom ook aanzienlijk. Als oplossing voor dit probleem wordt de meting van wattpiek gebruikt, die het vermogen weergeeft bij een standaard zonnestraling en temperatuur.

Dit betekent dat het bij de dimensionering van een fotovoltaïsche installatie zeer belangrijk is om te analyseren hoeveel wattpiek er geïnstalleerd moet worden om een zo groot mogelijk vermogen op te wekken voor zelfverbruik.

Bij Otovo houden we rekening met al deze factoren bij het berekenen van de grootte en het rendement van jouw installatie. Daarbij kijken we ook naar jouw geografisch gebied en de oriëntatie en hellingshoek van jouw dak. Door jouw adres in te voeren en vervolgens jouw verbruik en verwachtingen te analyseren, kunnen we de grootte van de installatie inschatten die het best bij jouw behoeften past.

Taxonomie en kenmerken

De fotovoltaïsche industrie is sterk geëvolueerd sinds Einstein in 1905 over het foto-elektrisch effect schreef en Bells Laboratories in 1954 het eerste siliciumpaneel produceerde.

Tegenwoordig worden zonnepanelen gemaakt van geavanceerdere materialen en zijn ze veel efficiënter geworden. Ingenieurs zijn er inmiddels in geslaagd de prestaties van zonnepanelen voldoende te vermenigvuldigen om ze te positioneren als een kosteneffectief energiealternatief. Toch is het hele proces dat in zonnecellen plaatsvindt zodra de zon schijnt nog steeds grotendeels onderhevig aan hetzelfde effect dat Einstein al in 1905 beschreef. Het is prachtig om te zien hoe de oude wetenschap ons vandaag de dag nog verder helpt!

Zonnepanelen op basis van silicium kunnen worden onderverdeeld in drie hoofdcategorieën: amorf, polykristallijn en monokristallijn. Deze panelen zijn gemaakt van silicium en vervullen dezelfde functie binnen een fotovoltaïsch systeem: het opvangen van de energie van de zon en deze omzetten in elektriciteit. Bij de analyse van de werking en de prestaties van elk van deze zonnepanelen is er echter enig verschil tussen deze drie technologieën, voornamelijk wat betreft het fabricageproces en het type siliciumcel dat in het zonnepaneel is verwerkt. Laten we ze één voor één doornemen:

Amorfe zonnepanelen

Amorfe panelen zijn het minst effectief en worden dan ook het minst vaak gebruikt. Deze panelen worden gekenmerkt door het feit dat zij geen vaste structuur hebben en in de eerste maanden van hun werking al veel rendement verliezen. Bij Otovo maken we dan ook geen gebruik van Amorfe panelen, omdat deze niet in lijn staan met de garantie die wij beloven.

Polykristallijne zonnepanelen

Polykristallijne zonnepanelen zijn samengesteld uit verschillend georiënteerde kristallen en onderscheiden zich door hun blauwachtige tint. Dit productieproces heeft als voordeel dat het goedkoper is, maar als nadeel dat het een minder efficiënt product is. Het is een goed voorbeeld van hoe een goedkoper alternatief na een aantal jaren toch duurder zal zijn door een grotere behoefte aan onderhoud en vervanging.

Monokristallijne zonnepanelen

Monokristallijne zonnepanelen worden over het algemeen beschouwd als een product van hogere kwaliteit. Hierbij bestaan de cellen waaruit het paneel is opgebouwd uit één enkel kristal van zeer zuiver silicium dat bij een homogene temperatuur is gestold. Dit resulteert in een hoger rendement en hogere prestaties van het paneel, omdat de elektronen vrijer kunnen bewegen. Het fabricageproces is dan wel iets duurder, maar de panelen gaan vele malen langer mee en brengen meer zonne-energie op. Bij Otovo werken we enkel met monokristallijne zonnepanelen, zodat we altijd de beste kwaliteit kunnen garanderen!

Welke zonnepanelen zijn het beste?

De meest aanbevolen zonnepanelen zijn monokristallijn. Amorfe panelen verminderen snel in efficiëntie en opbrengst. En het enige voordeel van polykristallijne panelen is een iets lagere initiële aankoopprijs, vanwege het eerder genoemde minder dure productieproces.

Belangrijkste voordelen van monokristallijne zonnepanelen

• Het belangrijkste voordeel is een hoger rendement (ongeveer 5% meer). Ze werken beter in omgevingen met minder blootstelling aan licht, bewolkte dagen of gewoon in gebieden waar er minder zon is.
• Ze verdragen warmte beter. Bij hoge temperaturen verliezen zonnepanelen rendement, maar monokristallijne panelen verdragen warmte beter en dat is een voordeel bij hoge temperaturen in de zomer.
• Op esthetisch vlak krijgen de monokristallijne panelen ook vaak de voorkeur. De modules zijn zwart en passen visueel beter op daken.
  

Drie kenmerken en componenten

Naast de siliciumcellen hebben de zonnepanelen een glazen frame voor bescherming en duurzaamheid.

Binnen het glas heeft het paneel een laag isolatie – en veiligheidsfolie die fungeert als bescherming tegen warmteverlies en vocht in de module. Goede isolatie is van het grootste belang, omdat het paneel hierdoor beschermd wordt tegen temperatuurschommelingen die het rendement en de prestaties dwars kunnen zitten.

Sommige moderne zonnepanelen bevatten een technologie die PERC wordt genoemd. Dit is een antireflecterende coating die de prestaties van het paneel verhoogt bij weinig licht (bewolkte dagen, zonsopgang en zonsondergang), waardoor de siliciumcellen maximaal worden blootgesteld aan zonlicht en jij meer energie opwekt voor eigen verbruik.

Bovendien voorkomt de reflecterende laag dat de module oververhit raakt en verbeterende prestaties door de temperatuurcoëfficiënt van het paneel stabiel te houden. Omdat in de fotovoltaïsche industrie alle zonnepanelen hetzelfde productieproces volgen, zijn we ons bij Otovo bewust van het belang van het installeren van modules met kwaliteitscomponenten. Daarom werken we alleen met TIER 1 gecertificeerde merken die monokristallijne modules en PERC-technologie bevatten.