Wat is een zonnepaneel en hoe werkt het?

Ben je van plan om een zonne-energiesysteem te installeren? Dan wilt u misschien meer weten over het zonnepaneel, of het apparaat dat PV-systemen aandrijft, zoals zonne-installaties ook wel worden genoemd. Daarom hebben we deze uitgebreide gids samengesteld over de werking van zonnepanelen en hun verschillende types. Dus laten we er meteen in duiken, te beginnen met de betekenis van het zonnepaneel.

Wat is een zonnepaneel?

Het zonnepaneel is een fotovoltaïsch apparaat oppervlak en dat kan genereren een elektrische spanning en stroom met behulp van zonnestralen. Je ziet ze vaak op de daken van huizen en bedrijven of dicht bij de grond in zonneboerderijen.

Wanneer zonnepanelen aan elkaar geregen zijn in een PV-systeem, worden ze meestal een zonnepaneelconfiguratie genoemd. serie of parallel. Meestal gebruikt u een array om uw huis of bedrijf van stroom te voorzien. Losse panelen daarentegen worden meestal gebruikt om afzonderlijke apparaten met een laag vermogen van stroom te voorzien.

Waar zijn zonnepanelen van gemaakt?

De belangrijkste onderdelen van een zonnepaneel zijn: bovenkant van gehard glas, inkapseling, zonnecellenlaag, frame, achterplaat, frame en de aansluitdoos. Hier vind je er meer over.

• Glazen bovenkant: Dit onderdeel is gemaakt van sterk glas en een antireflectielaag. Het biedt bescherming en vermindert tegelijkertijd de hoeveelheid reflecties.
• Inkapseling: een beschermlaag, meestal van plastic, die de stroomproducerende cellen afschermt.
• Zonnecellen: Hier vindt de opwekking van elektriciteit plaats.
• Achterblad: de achterkant van het zonnepaneel biedt zowel bescherming als elektrische isolatie.
• Frame: Het frame van de zonnepanelen is gemaakt van aluminium om het lichtgewicht te maken, maar is bedoeld om de structurele sterkte te bieden die het nodig heeft om bij elkaar te blijven.
• Aansluitdoos: bevat de connectoren en bekabeling die helpen om het paneel met andere panelen en circuits te verbinden.

Soorten zonnepanelen

Fabrikanten van zonnepanelen gebruiken verschillende technologieën om het apparaat te maken. Hierdoor ontstaan verschillende soorten panelen met verschillende eigenschappen. De soorten zonnepanelen die je tegenwoordig kunt krijgen zijn onder andere: monokristallijn zonnepaneel, polykristallijn zonnepaneel, dunne film zonnepaneel en PERC zonnepaneel.

Monokristallijn paneel

Het monokristallijne zonnepaneel wordt zo genoemd omdat het één enkel paneel gebruikt, zuiver silicium kristallen in de energieopwekkende cellen. Daarom worden deze typen zonnepanelen gekenmerkt door een zwarte of donkere kleur en achthoekige cellen.

Het monokristallijne paneel is het meest basale type zonnepaneel. Het is ook vrij efficiënt en zet meer zonlicht om in stroom dan het polykristallijne type dat hieronder wordt besproken. Het is echter een grotere uitdaging om te maken en het kost meer.

Polykristallijn paneel

Zoals de naam al zegt, bevatten polykristallijne zonnepanelen veel siliciumkristallen in één cel. Hoewel ze daardoor eenvoudiger te produceren zijn, zijn deze typen PV-panelen minder efficiënt, wat betekent dat ze minder zonlicht omzetten in elektriciteit dan het monokristallijne type.

Het polykristallijne zonnepaneel is ook minder duur, omdat het eenvoudiger te produceren is. In termen van toepassing is het geschikt voor minder veeleisende situaties waar betaalbaarheid aantrekkelijker is dan een hogere energieopwekkingsefficiëntie. Je kunt polykristallijne panelen herkennen aan hun karakteristieke blauwe kleur.

Dunne-film paneel

Het dunne-filmzonnepaneel wordt gemaakt door een laag (of meerdere lagen) fotovoltaïsch materiaal op een oppervlak aan te brengen. Het oppervlak kan glas, plastic of metaal zijn. Anderzijds kunnen verschillende materialen worden gebruikt voor de fotogevoelige laag, waardoor verschillende subtypes van het paneel ontstaan, waaronder:

• Amorf silicium zonnepaneel
• Cadmium telluride zonnepanelen
• Koper indium gallium selenide

Vergeleken met de mono- en polykristallijne types is het dunnefilmpaneel de minst efficiënte optie. Zoals je kunt raden, is het ook het meest betaalbaar. Bovendien is het licht van gewicht en verkrijgbaar als flexibel paneel dat je in unieke toepassingen kunt gebruiken.

PERC Panel

PERC betekent Passivated Emitter and Rear Cell (gepassiveerde emitter en achterliggende cel). Deze typen zonnepanelen hebben in principe een laag eronder, of aan de achterkant, waardoor ze ook wel "rear cells" worden genoemd. Deze laag dient om de hoeveelheid licht terug te kaatsen die anders door een normaal paneel zou gaan.

Door de toegevoegde achterlaag is het PERC zonnepaneel efficiënter. Normaal gesproken wordt de reflecterende laag toegevoegd aan het monokristallijne paneel, waardoor de energieopwekking nog efficiënter wordt. Dit type panelen wordt meestal gebruikt in commerciële systemen voor energieopwekking.

Hoe werken zonnepanelen?

De werking van zonnepanelen is meestal gebaseerd op het principe van foto-excitatie. Hierbij worden pakketten lichtenergie (fotonen genoemd) opgewekt en elektronen losgemaakt van de atomen van een materiaal. In een zonnepaneel veroorzaakt dit een elektrische stroom. De meeste panelen zijn tegenwoordig gemaakt van silicium, dus dat illustreert goed hoe zonnepanelen werken.

• Een typisch zonnepaneel bestaat uit afzonderlijke stroomopwekkende eenheden (cellen genoemd) die met elkaar zijn verbonden. Elke cel bestaat uit twee dunne siliciumlagen.
• Eén laag (die de bovenkant vormt) is een Type P Halfgeleider die wordt gemaakt door er fosfor aan toe te voegen.
• De andere kant is gedoteerd met boor om het een tekort aan elektronen te geven en heet N type halfgeleider.
• De P-laag heeft een overschot aan elektronen, waardoor deze negatief geladen is.
• De N-laag bevat lege ruimtes voor elektronen. Deze worden gaten genoemd.
• Wanneer de twee lagen samengevoegd worden, vormen ze een zogenaamde PN-verbinding.
• Deze verbinding creëert een elektrisch veld dat elektronen slechts in één richting kan laten stromen.

Stap voor stap werken

Laten we nu stap voor stap bekijken hoe een zonnepaneel werkt. Zo krijg je een idee van wat er gebeurt vanaf het moment dat de zon op het paneel schijnt tot het moment dat je elektrische lading wordt opgeladen.

• Wanneer zonlicht op het oppervlak van het zonnepaneel valt, slaat het elektronen van de siliciumatomen.
• De geklopte elektronen zijn nu vrij om te bewegen.
• Door het elektrische veld in de PN-overgang kunnen deze elektronen echter niet door de siliciumlagen reizen.
• Wanneer een extern circuit wordt aangesloten op het paneel (belasting), kunnen de vrije elektronen nu een pad vinden om in te stromen.
• De elektronen stromen dan door de lading via verschillende geleiders die bij elke cel zijn geplaatst.
• Dit creëert een zogenaamde elektrische stroom

Het werkende zonnepaneel produceert wat gelijkstroom DC wordt genoemd. Dit kan maar door een paar apparaten worden gebruikt. Om het bruikbaarder te maken, wordt de stroom veranderd in AC of wisselstroom. Hiervoor is een apparaat nodig dat bekend staat als de omvormer voor zonne-energie.

Hoe werken zonnepanelen 's nachts?

Kunnen zonnepanelen 's nachts werken? Laten we eens kijken. s Nachts schijnt de zon niet. Omdat de panelen afhankelijk zijn van lichtenergie om te werken, betekent dit dat er geen drie elektronen vrijkomen en dat er geen elektriciteit stroomt in het externe circuit. Op dat moment kan het paneel geen belasting voeden of een opslagsysteem opladen.

Merk op dat de hoeveelheid elektriciteit die geproduceerd wordt door je zonnepanelen recht evenredig is met de hoeveelheid licht die op de cellen valt. In de schemering daalt deze hoeveelheid aanzienlijk tot de vroege ochtend, wanneer de productie geleidelijk toeneemt.

Gebruik zonnepanelen

Omdat ze stroom kunnen produceren uit zonlicht, kunnen zonnepanelen worden gebruikt om vrijwel alles van stroom te voorzien dat elektriciteit gebruikt, op voorwaarde dat de hoeveelheid stroom die door het paneel wordt opgewekt binnen het stroomverbruik van het apparaat in kwestie valt. Typische toepassingen van een zonnepaneel zijn onder andere de volgende.

• In huizen worden zonnepanelen gebruikt om alles van stroom te voorzien, van verlichting en keukenapparatuur tot HVAC-systemen en vrijwel elk type elektrisch apparaat.
• Bedrijven kunnen ook zonnepanelen installeren om verschillende belastingen van stroom te voorzien.
• Grote zonneparken gebruiken grote panelen om elektriciteit op te wekken voor distributie naar klanten.
• Zonnepanelen worden tegenwoordig gebruikt om EV-laadstations van stroom te voorzien
• Sommige elektronische producten zijn uitgerust met mini-zonnepanelen om ze van stroom te voorzien. Denk hierbij aan rekenmachines, radio's, enzovoort.
• Normaal gesproken worden zonnepanelen geïnstalleerd op ruimtevoertuigen om elektriciteit op te wekken in de ruimte.

Conclusie

Het zonnepaneel, ook wel fotovoltaïsche module genoemd, is een veelgebruikt apparaat in de moderne wereld. Het maakt de opwekking van schone energie mogelijk, naast een minder dure manier om stroom te produceren. Nu de wereld evolueert in de richting van groenere elektriciteitsbronnen, worden zonnepanelen steeds populairder.