zonnepaneleninstallaties zijn de afgelopen tien jaar over de hele wereld explosief gegroeid.

het beste deel is dat hun kosten de afgelopen vier decennia drastisch zijn gedaald met 99%, dus er is geen beter moment dan nu om te profiteren van schone zonne-energie voor uw huis of bedrijf om de elektriciteitsrekening te verlagen.

volgens gegevens van de International Renewable Energy Alliance (IRENA) is de Verenigde Staten de op twee na grootste gebruiker van zonne-energie ter wereld, na China en Japan. Het Verenigd Koninkrijk staat op de 7e plaats, gevolgd door Australië op de 8e plaats.

naarmate het decennium ten einde loopt, heeft de prognose voor zonne-energie er nog nooit zo goed uitgezien.in feite voorspellen deskundigen uit de industrie dat de Verenigde Staten hun zonne-installaties tegen 2023 zullen verdubbelen van twee miljoen naar vier miljoen.

veel van die groei zal voorspelbaar zijn in het zonnige Californië, maar verschillende andere staten zijn ook de speerpunt van zonneprojecten. Merk op uit de onderstaande grafiek dat drie van de top vijf staten die in 2019 toonaangevend waren op het gebied van zonnepanelen in het niet al te zonnige noordoosten van de Verenigde Staten.

zelfs het Verenigd Koninkrijk, met minder zon dan vele delen van de VS, had meer dan een miljoen zonnepanelen installaties in 2018, een stijging met bijna 2% (in termen van opgewekte energie) ten opzichte van het voorgaande jaar.

Australië bereikte ondertussen de 2 miljoen zonne-installatie mark in 2018.

in het licht van deze trend op het gebied van zonne-energie, waar u zich ook wendt, versneld door de urgentie om te stoppen met het verbranden van fossiele brandstoffen en zo snel mogelijk 100% over te schakelen op hernieuwbare energie, denkt u misschien dat het tijd is om aan boord te springen.

zo ja, welkom bij de zonne-energie revolutie!

een van de grootste zorgen wanneer u in eerste instantie overweegt een zonnepaneel installatie voor uw huis of bedrijf is het kiezen van het beste type zonnepaneel voor u.

In dit artikel gaat u dieper in op de drie belangrijkste opties voor zonnepanelen die vandaag beschikbaar zijn. Dit zijn:

• monokristallijne
• Polykristallijne
• dunne film

de technologieën die ten grondslag liggen aan alle drie deze typen zonnepanelen hebben in de loop van de tijd aanzienlijke verbeteringen aangebracht om beter aan uw energiebehoeften te voldoen.

We zullen ook onderzoeken wat er aan de hand is in de wereld van zonne-energie. Dit omvat technologieën zoals:

• Bifacial solar
• Concentrated PV (photovoltaic) cell
• Solar tiles
• Transparent solar panels

al deze innovaties op het gebied van zonne-energie zijn baanbrekend en vele, met name bifacials en CPV ‘s, zijn in sommige regio’ s commercieel beschikbaar en concurrerend geprijsd. Ze zijn veelbelovend om het groene-energiesegment van de wereldwijde energieconsumptiemix een boost te geven.

bifaciale zonnemodules zullen bijvoorbeeld naar verwachting in 2024 vertienvoudigd worden tot 28.000 megawatt (MW)! Ter referentie, het huidige nationale gemiddelde van Amerikaanse huizen aangedreven door slechts EEN MW van zonne-energie is ongeveer 190.

in dit artikel zullen we eerst bekijken wat alle zonnepanelen, zowel die in commerciële productie als die in opkomst, gemeen hebben: zonnecellen verstrikt in een zonnepaneel systeem.

Wat is een zonnepaneelsysteem?

een zonnepaneelsysteem is een met elkaar verbonden samenstel (vaak een array genoemd) van fotovoltaïsche (PV) zonnecellen die (1) energie opvangen die uit de zon komt in de vorm van fotonen, en (2) die zonne-energie direct omzetten in elektriciteit. De hoeveelheid geproduceerde elektriciteit, gemeten in volt of watt, varieert afhankelijk van het systeem en het type zonnecel.

elk individueel zonnepaneel (ook wel een module genoemd) in de array bestaat uit een groep zonnecellen samen verpakt in een metalen frame. Er zijn meestal 60, 72 of 96 zonnecellen in een enkel zonnepaneel.

om de geproduceerde gelijkstroom (DC) om te zetten in de wisselstroom (AC) die in uw huis wordt gebruikt, bevat elk zonnecelsysteem een omvormer. De omvormer kan groot en gecentraliseerd zijn.

een andere mogelijkheid is dat sommige fotovoltaïsche modules al een inverter hebben ingebouwd. Deze worden AC-modules genoemd. Bedrading is veel eenvoudiger met AC-modules.

waaruit bestaan zonnecellen?

zonnecellen zijn tegenwoordig meestal gemaakt van silicium, een chemisch element met halfgeleidende eigenschappen. In de meeste soorten zonnecellen is silicium in kristalvorm.

omdat 100% zuiver siliciumkristal geen elektrische stroom overbrengt, wordt het ” gedoteerd “met zeer kleine hoeveelheden”onzuiverheden” —meestal fosfor en borium—die gemakkelijk een elektrische stroom in het siliciumkristalrooster dragen.

het met fosfor gedoteerde silicium wordt N-type genoemd (voor” negatief ” omdat het een overschot aan elektronen heeft).

silicium gedoteerd met boor wordt aangeduid als P-type (voor “positief” omdat het een tekort aan elektronen heeft).

wanneer de zonnecel op deze manier wordt geconstrueerd met één N-type sectie naast één P-type, wordt de zonnecel single-junction genoemd, wat betekent dat het slechts één P-n junction heeft.

wanneer gedoteerd silicium een deel van de energie van de zon absorbeert, verwijdert het enkele vrije elektronen. In het elektrische veld van een zonnepaneelsysteem worden de elektronen geleid om in één richting te stromen, waardoor een elektrische stroom ontstaat.

het elektrische veld van de zonnecel veroorzaakt spanning. Het wiskundige product van stroom en spanning is macht-de macht die wordt gebruikt om uw huishoudelijke apparaten te draaien en uw huis te verwarmen of te koelen.

andere componenten van een zonnecel bevatten een anti-reflecterende coating, omdat de natuurlijke glans van silicium ervoor zou zorgen dat er zonlicht weerkaatst—wat niet zou moeten gebeuren als je elektrische energie wilt creëren.

De siliciumkristallen van de zonnecellen worden gegroepeerd in een elektrisch veld en vervolgens bedekt met glas om alle componenten tegen weersinvloeden te beschermen.

Wat is de efficiëntie van zonnecellen?

Een maat voor hoe goed zonnepanelen zonlicht absorberen en omzetten in elektrische energie wordt efficiëntie genoemd. Licht reist in verschillende golflengten van verschillende energieniveaus over de banden van het elektromagnetische spectrum, en niet alles wordt geabsorbeerd door een zonnepaneel. Gemeten in elektronvolt (eV) is de typische band gap energie die door een zonnepaneel kan worden geabsorbeerd en omgezet in elektriciteit ongeveer 1,1 eV.

fotonen die het paneel raken met meer energie dan dat (en er zijn er veel van) vertegenwoordigen een energieverlies.

het gebruik van verschillende materialen in zonnepanelen met een lage bandspleet zou het aantal geabsorbeerde fotonen en bijgevolg de stroom doen toenemen. Maar het zou ook de spanning van het paneel verminderen. Omdat macht gelijk is aan stroom vermenigvuldigd met spanning, is er een afweging tussen materiaalkeuze en elektrische veldsterkte in de ontwikkeling van zonnepanelen.

onderzoek toont aan dat de optimale bandkloof van een materiaal tussen 1 en 1,6 eV ligt.

naast het materiaal van een zonnepaneel dat resulteert in enig energieverlies, is er het probleem van de interne weerstand van een materiaal (serieweerstand genoemd).

silicium, als halfgeleider, geleidt niet zowel elektrische stroom als metalen. De serie weerstand, in feite, is vrij hoog. Dit vertaalt zich in weer een andere bron van hoog energieverlies.

om dit te corrigeren, zijn sommige panelen bedekt met een metalen rooster om de elektronen gemakkelijker in het elektrische veld te laten bewegen, het circuit te voltooien en elektrische energie voor uw huis te creëren.

maar het nadeel van dit bovenliggende raster is dat het een deel van het PV-celoppervlak blokkeert van het absorberen van fotonen! Een dunnere rasterbedekking zou dit verlies minimaliseren, maar de dunheid zelf zou aanzienlijke weerstand bijdragen en resulteren in meer energieverlies.

afhaalmaaltijden: er zijn verschillende redenen waarom zonnecellen niet zeer efficiënt zijn. Lopend onderzoek is gebaseerd op het vinden van materialen die efficiënter zijn, tegen lagere kosten en esthetisch zijn.

Solar Trivia: de hoogste efficiëntie ooit geregistreerd voor een PV-paneel tot nu toe (ontwikkeld in 2006) was ongeveer 41%!

Dit was een door de VS gefinancierde inspanning voor energie in de ruimtevaart. Op het moment, het Ministerie van energie geloofde dat het systeem commercieel zou worden geschaald, uiteindelijk het bereiken van een zonnepaneel kosten van slechts $3/watt, het produceren van energie van $0,8–0,10 per kilowatt/uur (kWh).

tussen haakjes, in 2019 is de zonneprijs per watt (PPW) ongeveer $3–$4. In sommige gebieden, kan het zo laag als $ 2,50!

de kosten van een kilowattuur zonne-energie afgeleid van een zonnepaneel op het dak bedragen ongeveer $0,06–$0,08 cent (tegenover $0,09–$0,13 voor kolen of aardgas-afgeleide energie).

Take-Home Message: Deze super lage tarieven voor zonne-energie hernieuwbare energie is zeer concurrerend met fossiele brandstof energie vandaag.

helaas is een energie-efficiëntie van 41% nog steeds niet gebruikelijk voor residentiële of commerciële zonne-energiesystemen. Echter, een deel van het werk gedaan in laboratoria ziet er veelbelovend uit.

naast het bereiken van hogere efficiëntieverbeteringen, richt het experimentele werk op zonnepanelen zich ook op lagere kosten en een aangenamer uiterlijk.

3 belangrijke soorten zonnepanelen op de markt vandaag

afhankelijk van uw energiebehoeften, budget, cosmetische voorkeur en ruimte toewijzing, is het belangrijk om de voor-en nadelen van uw drie opties in zonnepanelen voor uw huis of bedrijf af te wegen.

twee van deze typen zonnepanelen bestaan uit zonnecellen met één knooppunt. Theoretisch is hun maximale efficiëntie ongeveer 33%. De hoogste efficiëntie die tot nu toe is bereikt met single-junction cellen is ongeveer 22%.

het dunnefilm-zonnepaneel kan enkelvoudig of meervoudig zijn, afhankelijk van het(de) Materiaal (materialen). Multi-junction zonnecellen zijn gemaakt van verschillende materialen, die elk het beste fotonen van verschillende golflengten vangt. Op deze manier kan meer zonlicht worden omgezet in elektrische energie.monokristallijne zonnepanelen

monokristallijne zonnepanelen

vervaardigd uit één enkel siliciumkristal dat in wafers is gesneden, bevatten monokristallijne zonnepanelen rijen en kolommen van deze wafers. Omdat het siliconenkristal (ook wel een ingot genoemd) cilindrisch is, zorgt het snijden ervan in wafers ervoor dat ze afgeronde randen hebben.

polykristallijne zonnepanelen

polykristallijne zonnepanelen (ook wel multi-kristallijn genoemd) zonnepanelen hebben zonnecellen met meerdere kristallijne fragmenten van silicium. De fragmenten kunnen de overgebleven stukken zijn van de monokristallijne zonneproductie. Ze zijn op een onregelmatige manier gerangschikt. Dan worden ze aan elkaar gesmolten en gevormd tot vaste blokken voordat ze worden gesneden in wafels. Elke wafer is rechthoekiger dan zijn monokristallijne tegenhangers.

zie ook: monokristallijne vs polykristallijne zonnepanelen

dunne-film zonnepanelen

tweede generatie zonnecellen, dunne-film zonnepanelen kunnen worden gemaakt van een verscheidenheid aan materialen, waaronder:

• amorf silicium (geen kristalrooster)
• galliumarsenide
• Koperdiumgalliumselenide (CIGS)
• Cadmiumtelluride (CdTe)

elke wafer van een dunne-filmcel is super mager in vergelijking met de andere typen, waardoor het flexibel is. Ze kunnen worden aangebracht door een lijm rechtstreeks op een oppervlak (zoals uw dak, boot, of RV), of opgezet in duurzame frames (rack) net als de andere veel voorkomende soorten zonnepanelen.Zie ook: flexibele zonnepanelen: Toepassing en nuttige Kooptips

Hier is een overzichtstabel van de drie meest voorkomende soorten zonnepanelen:

(Als u een mobiel apparaat gebruikt, veeg dan naar links en rechts om de full-size tabel te bekijken.)

Solar Panel Type	Material	Efficiency	Cost	Appearance
Monocrystalline	Pure, single silicon crystal	High (18% or slightly higher)	Highest	Black or dark blue cells with rounded corners
Polycrystalline	Silicon fragments	Medium (15-17%)	High	Blue rectangular cells
Thin-Film	Various	Low (11%, maar kan 15% bereiken)	laagste	zwart of blauw uniform oppervlak

4 innovaties op het gebied van zonnepanelen

de overkoepelende doelstellingen van onderzoek en ontwikkeling op het gebied van zonnepanelen zijn::

• verhoog de efficiëntie
• lagere materiaalkosten
• verhoog de levensduur van zonnestelsels
• Verhoog het esthetische uiterlijk

hoewel sommige van de volgende zonnetechnologieën op dit moment alleen in bepaalde gebieden commercieel beschikbaar zijn, is hier een glimp van wat u overal kunt verwachten naarmate de revolutie op het gebied van hernieuwbare energie vordert.

inkoop Tip voor zonnepanelen: wanneer u schattingen begint te krijgen voor uw zonnepanelen op het dak of in de achtertuin, informeer dan altijd naar de lokale beschikbaarheid van deze nieuwere technologieën. Misschien heb je geluk.

Bifaciale zonnetechnologie

” tweezijdige ” zonnepanelen kunnen elektrische stroom genereren door fotoncontact met beide zijden van zonnecellen.

wanneer zonlicht de bovenkant van een zonnepaneel raakt en enkele PV-cellen activeert, gaat het verder en gaat het door het paneel. Dan wordt een deel ervan weerkaatst van het oppervlak onder het paneel (als een dak). Die gereflecteerde stralen stellen de onderste zonnecellen bloot aan verdere fotonactivering.

Bifacialen kunnen monokristallijn of polykristallijn zijn.ZIE OOK: Tweezijdige zonnepanelen: residentiële toepassingen en Trends

geconcentreerde PV-technologie (CPV)

een van de meest avant-garde zonnepaneeltechnologieën gebruikt lenzen of gebogen spiegels om zonlicht naar een specifiek punt te leiden, waardoor het zich concentreert op een kleine, multi-junction zonnecel.

in wezen vermindert CPV het energieverlies door zonlicht diffusie over een groot oppervlak. Hierdoor wordt de efficiëntie aanzienlijk verbeterd, nog meer dan wat een monokristallijne zonnecel zal opleveren.

momenteel is CPV duur vanwege toegevoegde componenten zoals zonne-trackers en koelingsmechanismen.

Zonnepaneltechnologie

in 2016 kondigde Elon Musk van Tesla het concept aan van een zonnedak met zonnepanelen (ook wel zonnepanelen of zonnepanelen genoemd). De zonnepanelen functioneren als traditionele zonnepanelen. Ze kunnen worden vervaardigd uit dun-film materiaal of monokristallijn silicium.

momenteel zijn zonnepanelen iets minder efficiënt dan conventionele monokristallijne zonnecellen.

dit zonnepaneelsysteem heeft echter geen ondersteunend rack waarin traditionele zonnepanelen worden geplaatst, en wordt daarom visueel aantrekkelijker geacht dan de gebruikelijke opstelling. Zonnepanelen worden geïnstalleerd als conventionele asfalt dakspanen en overspannen het hele dakoppervlak.

Tesla schat dat hun zonnedak ongeveer $22/sq kost. ft. terwijl anderen berekenen een prijskaartje van $ 35 / sq. ft. Om dit vandaag in de context te plaatsen, om een gemiddeld groot huis met zonne-gordelroos te dekken, kan het meer dan $45K of meer kosten.

transparante zonnepanelen

door MIT-onderzoekers ontdekt, vangen transparante zonnepanelen alleen de golflengten van licht op die onze ogen niet kunnen zien (nabij-infrarood en ultraviolet) terwijl zichtbaar licht erdoor kan.

dus alles in theorie—van mobiele telefoons tot laptops tot windows-zou een transparant zonnepaneel op het oppervlak kunnen hebben, dat elektriciteit produceert, maar je zou het nooit weten!

Hier is een schematisch diagram van een transparante zonnecel—low-cost to boot—genomen uit de MIT bron gekoppeld in deze sectie.

momenteel zijn de efficiëntieverbeteringen voor transparante zonnepanelen aan de lage kant, maar onderzoekers zien 11% of meer zeer waarschijnlijk in de nabije toekomst. Merk echter op dat als deze cellen alle ramen van een enorme wolkenkrabber dekken, bijvoorbeeld, zelfs een efficiëntie van 5% gemakkelijk 25% van de totale kosten van de stroombehoeften van het gebouw kan bekostigen.

een ander belangrijk voordeel van transparante zonnepanelen ten opzichte van conventionele zonnepanelen is dat ze geen uitgestrekte grond of water nodig hebben (zoals traditionele zonneparken doen) om te kunnen functioneren.

de eerste commerciële toepassingen (voor mobiele telefoons) worden over een paar jaar verwacht.Zie ook: transparante zonnepanelen: Reforming Future Energy Supply

stel je voor hoe transformerend het wijdverbreide gebruik van transparante zonnepanelen voor ramen (zonnevensters) in stedelijke locaties zal zijn! Het bereiken van deze mijlpaal in zonne-energie innovatie zal zeker kantelen het wereldwijde energieverbruik patroon in het voordeel van hernieuwbare energie uit de zon.

belangrijke afhaalrestaurants op soorten zonnepanelen

zonnepaneleninstallaties zijn in populariteit en efficiëntie toegenomen, terwijl de prijs is gedaald als gevolg van de groene, schone energierevolutie. Nu is een perfect moment om te investeren in een zonnepaneel systeem.

de meest voorkomende soorten zonnepanelen voor thuisgebruik zijn monokristallijne, polykristallijne of dunfilm zonnecellen. Ze variëren in efficiëntie en kosten. Monokristallijne panelen zijn de duurste en meest efficiënte. De minst dure, maar meestal minst efficiënte, zijn dunne-film zonnepanelen.

polykristallijne zonnecellen hebben doorgaans een matige efficiëntie en redelijke kosten.