Wat zijn fotovoltaïsche cellen?

Fotovoltaïsche cellen zijn gemaakt van halfgeleidend materiaal en worden gebruikt om zonlicht om te zetten in elektrische energie. Over het algemeen gebruikt men niet één fotovoltaïsche cel maar meerdere fotovoltaïsche cellen gezamenlijk om energie op te wekken uit zonlicht. Deze cellen worden onder andere geplaatst in zonnepanelen die gebruikt worden om zonne-energie om te zetten in elektriciteit. Een fotovoltaïsche cel bestaat onder andere uit silicium. Dit is een halfgeleidend materiaal. Door de inwerking van zonlicht worden de elektronen in beweging gebracht en springen ze over van het ene atoom naar het andere atoom. Voor het opwekken van een elektrische stroom moeten de elektronen tijdens dit proces in één enkele richting bewegen.

Om dit te realiseren wordt een elektrische spanning tot stand gebracht tussen een negatieve pool, die een overschot aan elektronen bevat, en een positieve pool die een tekort aan elektronen heeft. Als dit is gerealiseerd zullen de elektronen zich verplaatsen op een manier die vergelijkbaar is met een batterij. Fotovoltaïsche cellen werken op basis van zonlicht en niet op basis van warmte. Daarom is de inwerking van zonlicht noodzakelijk om met deze cellen duurzame elektrische energie op te wekken. In zonnepanelen worden zoveel mogelijk fotovoltaïsche cellen geplaatst om zoveel mogelijk zonlicht om te zetten in elektriciteit. Zo wordt het rendement van zonnepanelen zo groot mogelijk.

Wat is salderen en hoe werkt salderen?

Salderen is een woord voor een verrekeningsmethode van energieleveranciers. Doormiddel van salderen maakt de energieleverancier duidelijk aan consumenten die in bezit zijn van zonnepanelen hoeveel de energiemaatschappij vergoed voor de energie die consumenten zelf opwekken met hun zonnepanelen. Een consument die zonnepanelen op zijn of haar dak (of op een andere plaats) heeft neergezet kan energie opwekken voor eigen behoefte. Op hele zonnige dagen zal de hoeveelheid opgewekte energie echter hoger zijn dan de energiebehoefte van de elektrische apparaten van de consument. De consument levert dan het overschot aan opgewekte elektrische energie aan het openbare net.

Als de zon echter niet of nauwelijks op de zonnepanelen schijnt zal de consument te weinig energie kunnen opwekken. Hierdoor zal de consument van de energielevering van de energiemaatschappij afhankelijk zijn. Deze levert vervolgens de elektrische energie die de consument nodig heeft. Een consumenten die zonnepanelen gebruikt is dus energieproduct, energieleverancier en energieverbruiker. De energiemaatschappij is energieafnemer en energieleverancier.

Wat is salderen?
Elektrische energie is geld waard. Energiemaatschappijen beconcurreren elkaar op het gebied van energieprijzen. Maat aantrekkelijke aanbiedingen proberen ze zoveel mogelijk klanten  te winnen voor hun organisatie. In het verleden ging het daarbij vooral om de prijs waarvoor de energiemaatschappij elektrische energie en gas te koop aan bood. Tegenwoordig komt daar een aspect bij, namelijk tegen welke prijs neemt de energiemaatschappij de elektrische energie van zonnepaneelbezitters af.

Consumenten die aangesloten zijn bij een energiemaatschappij krijgen inzicht in de kosten van elektrische energie als ze de energierekening bekijken. Hierop staat in ieder geval de hoeveelheid elektrische energie die de consument heeft afgenomen in kWh (kilowatt per uur). Tegenwoordig staat daarbij ook vermeld hoeveel energie de desbetreffende zonnepaneelbezitter heeft terug geleverd. De terug geleverde energie wordt van de totaal verbruikte energie afgetrokken. Dit proces is het salderen.

Aandachtspunten bij salderen
Bovenstaande uitleg lijkt eenvoudig. Het is echter zo dat niet alle energie die door de zonnepaneelbezitter wordt teruggerekend meetelt in het salderen. Daarvoor is namelijk een grens vastgelegd. Deze grens wordt ook wel der salderingsgrens genoemd. Verder kunnen zonnepaneelbezitters maar met één energiemaatschappij zaken doen. Dit houdt in dat de energiemaatschappij waar ze energie van afnemen dezelfde moet zijn als de maatschappij waaraan ze elektrische energie leveren. Daarnaast zijn er specifieke regels voor de saldering vastgelegd. Deze regels zijn alleen van toepassing  voor zogenoemde kleinverbruikers. Deze kleinverbruikers hebben een kleinverbruikersaansluiting. Deze aansluiting is tot maximaal 3x80Ampère.

Hoeveel mensen maken gebruik van salderen?
In Nederland neemt het aantal eigenaren van zonnepanelen steeds meer toe. Dit zorgt er voor dat een toenemend aantal mensen ook gebruik maakt van salderen. In 2014 hebben ongeveer 125.000 huishoudens gebruik gemaakt van de salderingsregeling van een energiemaatschappij. Met de huidige ontwikkelingen in de zonnepanelen verwacht men dat in 2020 ongeveer 700.000 huishoudens gebruik zullen maken van een salderingsregeling.

Welke zonnecellen worden toegepast in zonnepanelen voor het opwekken van energie?

Zonne-energie is populair. Niet alleen bedrijven investeren in zonne-energie ook particulieren en overheidsinstellingen kiezen er steeds vaker voor om zonnepanelen te plaatsen. Zonnepanelen zien er niet aantrekkelijk uit op daken van woningen of in zonneweides. Dit nadeel wordt echter voor een deel gecompenseerd door de voordelen die zonne-energie heeft met betrekking tot het milieu en de besparing van de energiekosten.

Er zijn door de jaren heen verschillende zonnepanelen ontwikkeld. Ook zijn er verschillende zonnecellen die kunnen worden toegepast in de panelen. Er worden drie belangrijke varianten van zonnecellen onderscheiden. Dit zijn de Monokristallijn cellen, de Polykristallijn cellen en de Amorf panelen. De laatste wordt ook wel dunne film genoemd. Naast de genoemde soorten zonnecellen zijn er ook ontwikkelingen waarbij men organische zonnecellen wil toepassen in zonnepanelen. De ontwikkelingen in de zonne-energie staan niet stil. Het is goed denkbaar dat er in de toekomst ook nog andere typen zonnecellen worden ontwikkeld en toegepast in zonnepanelen of zonnekegels. Verwacht wordt dat deze nieuwe varianten van zonnecellen pas over een aantal jaren voldoende ontwikkeld zijn dat ze toegepast kunnen worden. De belangrijkste zonnecellen zijn op dit moment nog de Monokristallijn, de Polykristallijn en de Amorf panelen. Hieronder worden deze verschillende varianten van zonnecellen kort uitgelegd.

  • Monokristallijn cellen: deze zonnepanelen bevatten één kristal. De oppervlakte van deze zonnecellen is egaal vlak en bestaat uit geordende elektroden. Zonnepanelen die voorzien zijn van monokristallijn cellen hebben op dit moment een hoog rendement. Dit betekend dat ze in verhouding tot andere zonnecellen veel zonlicht in elektrische energie kunnen omzetten. Ten opzichte van polykristallijne zonnecellen zijn monokristallijne zonnecellen wel duurder in aanschaf ondanks het hoge rendement.
  • Polykristallijn cellen: zonnepanelen met  polykristallijne zonnecellen bevatten meerdere grove kristallen. Deze geven een patroon dat lijkt op gebroken scherven. Polykristallijne zonnecellen hebben minder rendement dan monokristallijn cellen. Toch is het rendement van polykristallijncellen op zich redelijk. Als er voldoende ruimte aanwezig is het aantrekkelijk om zonnepanelen te plaatsen die bestaan uit  polykristallijn zonnecellen.
  • Amorf of dunne film of thin-film zonnecellen: zonnepanelen die voorzien zijn van dit type zonnecel bevatten geen kristallen. In plaats daarvan bevatten deze kristallen een soort poeder. De dunne-film zonnepaneel bevat  amorf silicium. Deze zonnecellen worden in de praktijk nauwelijks toegepast in zonnepanelen. Dat komt door het lage rendement. Zowel monokristallijn cellen als polykristallijn cellen leveren meer rendement. De prijs van amorf of dunne film zonnecellen is wel lager. Daarnaast zijn dunne film zonnecellen goed in verschillende vormen te brengen dit komt omdat deze zonnecellen buigzaam zijn. Dunne film zonnecellen worden veel gebruikt in rekenmachines en andere kleine machines die doormiddel van zonne-energie gevoed worden. in de toekomst zullen dunne film zonnecellen vermoedelijk op veel meer plaatsen worden toegepast. Hierbij kan gedacht worden aan dakbedekking.

Wat is een zonnecel en waarvoor kan een zonnecel worden gebruikt?

Zonnecellen zijn elektrisch en worden gebruikt om de energie die afkomstig is van licht om te zetten in elektrische energie. Deze elektrische energie kan worden getransporteerd door goed geleidende metalen zoals koper. Hierdoor is elektrische energie bruikbaar in woningen en bedrijfspanden. Een zonnecel zorgt er voor dat deze elektrische energie beschikbaar wordt gemaakt doordat de zonnecel zonlicht kan omzetten. Er worden twee verschillende soorten zonnecellen gebruikt. De fotovoltaïsche cel is de bekendste zonnecel en wordt onder andere gebruikt in de zonnepanelen. Daarnaast zijn er ook Foto-elektrochemische cellen.

Fotovoltaïsche cellen
In zonnepanelen worden de fotovoltaïsche cellen met grote hoeveelheden tegelijk geplaatst. Deze fotovoltaïsche cellen bestaan uit een vaste stof. Dit type zonnecel wordt ook wel PV-cel genoemd. De afkorting PV staat voor Photo-Voltaic. Dit type cel wordt gebruikt in zonnepanelen. Zonnecellen worden massaal geplaatst in zonnepanelen zodat voldoende rendement kan worden gerealiseerd.

Hoe werkt een zonnepaneel?
Zonnepanelen produceren gelijkstroom. Wanneer een zonnepaneel aangesloten is op een omvormer kan deze gelijkstroom in wisselstroom omzetten. De wisselstroom kan direct worden gebruikt om apparaten te voorzien van stroom. Daarnaast kan doormiddel van een zonnepaneel ook een accu worden opgeladen. Het opladen van een batterij is alleen verstandig wanneer er geen netstroom beschikbaar is. Dit kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor verlichtingssystemen die niet aangesloten zijn op het stroomnet.  Hierbij kan gedacht worden aan tuinverlichting, lichtbakens, lichtsignalen of pompsystemen in weilanden voor het oppompen van water voor het vee. PV-panelen kunnen, zoals eerder genoemd is, ook direct op het lichtnet worden aangesloten. Hierdoor kunnen deze zonnepanelen meteen elektrische stroom leveren.

Foto-elektrochemische cellen
Foto-elektrochemische cellen zijn zogenoemde ‘natte zonnecellen’. Deze bestaan niet uit een vaste stof zoals de hierbovengenoemd fotovoltaïsche cellen.  Foto-elektrochemische cellen worden ook wel PEC’s genoemd. PEC is een Engelse afkorting en staat voor Photoelectrochemical. Dit zijn zonnecellen die gebruik maken van foto-elektrochemie. Foto-elektrochemische cellen halen elektrische energie uit licht. Deze zonnecellen kunnen daarnaast ook energie op een chemische manier opslaan. Deze cellen bestaan uit een halfgeleidende fotoanode en daarnaast een metaalkathode. Deze metaalkathode is ondergedompeld in elektrolyt. Foto-elektrochemische cellen kunnen worden gebruikt voor het omzetten van lichtenergie naar elektrische energie. Daarnaast worden deze zonnecellen ook gebruikt voor de productie van waterstof. Het laatste proces lijkt op de elektrolyse van water. Dit type zonnecel wordt minder vaak gebruikt dan de vaste fotovoltaïsche cellen.

Duurzame energie
Zonnepanelen worden tegenwoordig veel gebruikt voor het opwekken van elektriciteit. Zonne-energie is duurzame energie omdat er geen gebruik wordt gemaakt van fossiele brandstoffen die op kunnen raken. De zon is altijd aanwezig en levert altijd energie in de vorm van licht en warmte ook wanneer er wolken tussen de zon en de zonnepanelen aanwezig zijn.

De zon schijnt kosteloos en daardoor is zonne-energie een effectieve kostenbesparing. De aanschafprijs van zonnepanelen moet echter wel terugverdient worden. Bedrijven kunnen met het gebruik van zonnepanelen ook naar buiten toe tonen dat ze werk maken van milieuverantwoord ondernemen. Het gebruik van duurzame energie wordt daardoor een belangrijk middel in public relations.

Niet alleen bedrijven maken veel gebruik van zonnepanelen, ook particulieren kiezen er vaak voor om zonnepanelen op hun daken te laten plaatsen om daarmee voor een deel in hun eigen energiebehoefte te voorzien. In Nederland wordt daarnaast ook gekeken naar zonnevelden. Op Ameland wordt een zonneveld geplaatst met honderden zonnepanelen. Hiermee wil Ameland een groot deel van haar eigen energie opwekken. Het rendement van zonnepanelen is van groot belang wanneer de aanschaf van zonnepanelen wordt overwogen. De techniek en de fabricage van zonnepanelen wordt steeds beter. Zonnepanelen worden steeds meer 3D toegepast.  Zonnekegels leveren meer rendement op dan de standaard zonnepanelen. Zo zouden zonnekegels die langzaam draaien op daken in de zon ongeveer twintig procent meer elektriciteit genereren dan de bekende vlakke zonnepanelen.