Soorten zonnepanelen

Het omzetten van zonne-energie in elektriciteit is waarschijnlijk één van de meest interessante en meest praktische wetenschappelijke uitvindingen van deze eeuw. Het gebruik van zonne-energie is veel minder schadelijk voor het milieu dan het verbranden van onze fossiele brandstofvoorraden. Het omzetten van zonne-energie naar elektriciteit, gebeurt door middel van zonnepanelen of PV-panelen. Er bestaan verschillende types zonnepanelen met laag en hoog rendement.

Verschillende zonnepanelen

Amorfe of dunnelaag zonnepanelen
Onder de Amorfe zonnecellen hebben we twee groepen:

• Silicium gebaseerde amorfe zonnepanelen met laag rendement
• Niet silicium gebaseerde amorfe zonnepanelen met hoog rendement

We spreken van amorfe zonnepanelen indien er op glas of op een ander goedkoop substraatmateriaal (roestvrij staal of polymeer) een fotovoltaïsche actieve laag (silicium) wordt afgezet. Dit kan door op het substraat een actieve laag te spuiten, via een chemische behandeling of door middel van een elektrochemische behandeling van het substraatmateriaal. De actieve laag bedraagt meestal niet meer dan 1 micrometer. De poductiekosten van deze zonnepanelen liggen en pak lager door de geringe materiaalkosten van het substraat. Ze zijn dus wel goedkoop maar hebben het laagste rendement van alle type zonnepanelen. Ze worden dan ook doorgaans meer gebruikt in batterijopladers, in rekenmachientjes enz.. De efficiëntie ligt om en bij de 4% tot 8%. Je hebt bijna tweemaal zoveel zonnepanelen nodig om het zelfde resultaat te behalen als bij de kristallijne zonnepanelen. Heb je wel voldoende ruimte dan kan het plaatsen van deze zonnepanelen wel interessant worden mits de totaalkost lager ligt voor hetzelfde rendement. Deze zonnepanelen kunnen best niet gebruikt worden in de huishoudelijke kring. Ze kunnen wel geïntegreerd worden in hoge gebouwen waar de uitstraling van de zonnepanelen overeenkomt met de moderne bouwkunde.

Amorfe zonnepanelen zonder silicium hebben een hoger rendement (25 %) dan de andere commercieel beschikbare zonnepanelen maar ze zijn zo duur dat ze niet gebruikt worden in de huishoudelijke kringen. De onderstaande tabel geeft een overzicht van de meest commercieel beschikbare zonnepanelen.

Type zonnepaneel	Rendement
monokristallijn silicium (c-Si) 25%	14-18%
multikristallijn silicium (mc-Si) 20%	14-16%
amorf silicium en silicium-germanium (a-Si / a-Ge) 14%	6-10%
koper-indium-selenium (CIS of CIGS) 18%	0-12%
cadmiumtelluride (CdTe) 16%	8-10%
dunne-film kristallijn silicium (f-Si)	10-17%
kleurstof-gesensibiliseerde zonnecellen (DSC)	organische (polymere) zonnecellen (OZC) 4%

In de groep van de amorfe zonnepanelen hebben we ook nog de vrij bekende flexibele amorfe zonnepanelen. Hier bestaat het onderliggende substraat uit polymeer. Je vindt ze reeds terug in verschillende gadgets zoals hoeden, t-shirts, camper-zonnepanelen, enz..

Kristallijne zonnepanelen
Ook de kristallijne zonnepanelen kunnen onderverdeeld worden in twee groepen:

• Monokristallijne zonnepanelen
• Polykristallijne zonnepanelen

Voor de fabricage van kristallijne zonnecellen bestaan 3 verschillende methoden: de Siemens methode, de Czochralski methode en via een lijn/koord proces. Voor alle 3 methoden komt het er op neer dat het Silicium kristal in schijven wordt gesneden waarbij de schijven worden gepolijst en geëtst. De PN juncties worden gemaakt en de voorste en de achterste elektroden worden aangebracht. Finaal wordt er een antireflectie coating aangebracht.

Monokristallijne zonnepanelen worden vervaardigd uit een siliciumsmelt waaruit staven getrokken worden die uit één groot kristal (een monokristal) bestaan. Deze kristallen worden in dunne schijven gezaagd.

De productie van polykristallijne cellen is voordeliger. Bij het proces wordt vloeibaar silicium in blokken gegoten, die vervolgens in schijven gezaagd worden. Wanneer de silicium stolt, ontstaan er kristalstructuren van verschillende grootten. Hierdoor ontstaan er aan de grensvlakten defecten waardoor het rendement van deze zonnepanelen lager ligt. Wel een voordeel van polykristallen is dat men hieruit rechthoekige zonnecellen kan maken wat niet het geval is bij de monokristallen. Hierdoor kan het paneeloppervlak beter benut worden waardoor het rendementsverlies weer gecompenseerd worden.

Het vermogen

Het vermogen of de hoeveelheid elektriciteit die geproduceerd wordt per uur, wordt uitgedrukt in Wp of KWp (kilowattpiek). Het zijn de vermogens van een systeem dat op volle kracht werkt of zo optimaal mogelijk de zon benut. De vermogens verschillen van celtype en van producent.

De vermogens van commerciële huishoudelijke zonnepanelen variëren tussen de 50 W per m2 (amorf silicium zonnepanelen) en 190 W per m2 voor monokristallijne silicium zonnepanelen. Een pv-systeem met een oppervlakte van ongeveer 8 m2 en een vermogen van 1 kWp, produceert ongeveer 800 kWh elektriciteit per jaar.