HOE WERKT EEN ZONNEPANEEL        <terug>

Met zonnepanelen kan zonlicht direct in elektriciteit worden omgezet (zonnestroom).
Dit proces noemen we het fotovoltaïsch effect. De officiële benaming voor een zonnepaneel is kortweg PV-paneel, via het Engelse 'photovoltaic panel'.
Een PV-paneel bestaat uit meerdere kleine zonnecellen die met elkaar verbonden zijn. Elke zonnecel is opgebouwd uit flinterdunne laagjes halfgeleidend materiaal waartussen - onder invloed van het zonlicht - een spanningsverschil ontstaat.
Het hart van een zonne-energiemodule is dus de zonnecel. Deze is van silicium. Silicium wordt uit kwartszand door smelten en reinigen gewonnen. Dan ontstaan rechthoekige of cilindervormige ruwe siliciumblokjes. Deze worden vervolgens in schijfjes gezaagd. Door het gericht aanbrengen van een onder- en bovenzijde en door het aanbrengen van kleine zilverbanen ontstaat een correct werkende zonnecel, waarop een stroomverbruiker (bv. gloeilamp) kan worden aangesloten. Valt nu energierijk zonlicht (UV- en Infrarood straling = fotonen) op deze zonnecel, dan worden de elektronen in het siliciumkristalrooster in beweging gebracht en circuleren door de stroomverbruiker. Zo hebben we gelijkstroom en gelijkspanning (Volt) opgewekt. Vandaar het begrip fotovoltage.
Afhankelijk van de kristallijnstructuur in het siliciumvlak maakt men onderscheid tussen monokristallijne, polykristallijne en amorfe silicium zonnecellen.
De verschillende kristallijnstructuren geven een verschillend rendement en levensduur. Het rendement van een zonnecel bepaalt welk gedeelte van de ingestraalde zonne-energie daadwerkelijk wordt afgegeven in de vorm van elektrische energie. Een module met een laag rendement heeft een groter oppervlak nodig om een bepaald aantal Watts te leveren, dan een module met een hoger rendement. De rest van de ingestraalde energie gaat verloren in warmte. Een paneel van 1 m2 oppervlak vangt in Nederland 1000 W en indien het rendement 10 % is levert die 1 m2 een elektrische energie van 100 Watt. De overblijvende 900 Watt wordt afgegeven in de vorm van warmte.
Deze warmte is schadelijk voor het rendement en de levensduur van het PV paneel. De warmte kan worden weggevangen met behulp van collectoren en gebruikt om ruimtes te verwarmen of voor productieprocessen. Onze zonnecollectoren van SolarWall in combinatie met PV panelen geven een uitzonderlijk hoog gezamenlijk rendement van meer dan 50%.
De zonnecel kan overeenkomstig het stralingsvermogen van de zon de gelijkstroom opwekken. Bij de spanning is dat anders. Ook bij zeer laag stralingsvermogen levert de zonnecel energie. De instromende energie vult eerst de legen plaatsen in de cel op, waarbij de spanning oploopt van nul tot het maximum. Zodra het maximum bereikt is gaat de cel ‘overlopen’ en kan er pas een elektrische stroom lopen, die steeds sterker wordt, naarmate de zonne-instraling groter is. Bij volledige zonne-instraling (1000 W) wordt eveneens de maximale stroom opgewekt. Bij een half zo sterke instraling wordt ook de helft van de stroom opgewekt. De spanning in de zonnecel neemt dan ook af naarmate de stroom toeneemt en is het laagst bij de kortsluitstroom. Het maximale vermogen wordt bereikt als het product van de stroom en de spanning maximaal is.
Door serieschakeling (= verhoging van de spanning) en parallelschakeling (= verhoging van de stroom) kan met de zonnecellen voor zonne-energiemodules met uiteenlopende maten energie worden opgewekt. Kenmerkend zijn zonne-energiemodules van 36 cellen. Deze hebben de eigenschap, dat ze wereldwijd toepasbaar zijn en met een spanning van 17/18 V altijd boven de laad-eindspanning van de accu liggen.
Een zonnepaneel (PV paneel) is niet hetzelfde als een zonnecollector. Een collector produceert warm water of warme lucht met behulp van de zon , een zonnepaneel (PV paneel) produceert stroom.