Hoe werken zonnepanelen?

Zonnepanelen zetten zonlicht om in elektrische energie met het fotovoltaïsche effect. Dit proces begint bij de zonnecellen die zich in de panelen bevinden. Deze cellen zijn opgebouwd uit silicium en spelen een cruciale rol in het genereren van elektriciteit uit zonlicht.

Wanneer zonlicht op een zonnecel valt, gebeurt er iets bijzonders. De fotonen, oftewel de elementaire deeltjes in zonlicht, worden door de zonnecellen geabsorbeerd. Dit proces creëert een spanning binnen de cel, wat leidt tot de omzetting van deze spanning in elektrische stroom. Dit fenomeen staat bekend als het fotovoltaïsche effect of het foto-elektrische effect.

Het belangrijkste resultaat van het fotovoltaïsche effect is de opwekking van gelijkstroom (DC) in de zonnecellen. Echter, de meeste huishoudelijke apparaten werken op wisselstroom (AC). Om deze gelijkstroom bruikbaar te maken voor huishoudelijk gebruik, wordt een omvormer gebruikt. De omvormer zet de opgewekte gelijkstroom om in wisselstroom, waardoor je deze kunt gebruiken om je apparaten van stroom te voorzien.

Wat zijn zonnepanelen?

Zonnepanelen worden vaak aangeduid als ‘pv-panelen’, wat staat voor fotovoltaïsche panelen. Deze panelen zijn de bouwstenen van zonne-energiesystemen. Ze bestaan uit meerdere zonnecellen die op een gestructureerde manier zijn gerangschikt. Het totale aantal zonnecellen op een zonnepaneel varieert afhankelijk van het ontwerp en de specificaties van het paneel.

De zon is onze natuurlijke bron van energie en zendt voortdurend straling uit, inclusief zonlicht, naar de aarde. Zonnepanelen vangen dit zonlicht op en zetten het om in elektriciteit. Dit betekent dat zonnepanelen in feite energie oogsten uit de zon, waardoor ze een uiterst duurzame en hernieuwbare bron van elektriciteit zijn.

Hoe werkt een zonnepaneel?

Zonnepanelen bevatten zonnecellen met silicium die fotonen (zonlichtdeeltjes) omzetten in elektronen, genererend zo spanning in de cel, omgezet in elektrische stroom. Dit heet het fotovoltaïsche effect. Het spanningsverschil tussen het paneeloppervlak en de onderzijde wekt gelijkstroom op, die vervolgens door de omvormer wordt omgezet in wisselstroom.

Geen zon nodig voor zonne-energie

Hoewel zonnepanelen sterk worden geassocieerd met direct zonlicht, functioneren ze ook op bewolkte dagen. Zelfs wanneer de zon niet direct zichtbaar is, kunnen zonnepanelen nog steeds stroom produceren. Dit komt door het fenomeen van diffuus licht, wat optreedt wanneer zonlicht wordt verstrooid door wolken. Zonnepanelen kunnen dit diffuus licht benutten om elektriciteit te genereren, zij het met een licht verminderde opbrengst in vergelijking met heldere, zonnige dagen.

Interessant is dat in Nederland maar liefst 60% van de zonne-energie wordt opgewekt uit diffuus licht. Dit betekent dat zelfs op bewolkte dagen zonnepanelen bijdragen aan energiebesparing en duurzaamheid.

Schaduwvorming

Een belangrijke overweging bij de installatie van zonnepanelen is schaduwvorming. Wanneer delen van een zonne-energiesysteem in de schaduw liggen, kan dit de opbrengst verminderen. Om dit probleem aan te pakken, kunnen zonnepanelen worden uitgerust met zogenaamde ‘bypass diodes’. Deze diodes zorgen ervoor dat schaduwrijke gebieden worden overgeslagen, waardoor de overige panelen optimaal blijven presteren.

Een andere oplossing is het gebruik van power-optimizers. Deze kleine apparaten worden aan elk zonnepaneel bevestigd en optimaliseren de spanning en stroom, wat resulteert in een maximale opbrengst, zelfs bij schaduwvorming.