Zijn met de introductie van het glasglaspaneel de mogelijkheden om te innoveren uitgeput? Zeker niet. Daar ga in een volgende blogpost op in.



Meer lezen van Herman van den Bosch? Bezoek dan zijn website. Hier verschijnen maandelijks nieuwe blogs van Van den Bosch over o.a. duurzaamheid en innovatie. 

Een dak vol glasglaspanelen bij Ruigrok Flowerbulbs

Door Herman van den Bosch


De eerste zonnecel dateert uit 1883 en is gemaakt door Charles Fritts. In hun huidige vorm bestaan zonnepanelen bijna een halve eeuw. Door de jaren heen is er een reeks verbeteringen doorgevoerd die hun levensduur en rendement wezenlijk heeft vergroot.


Hoe werkt een zonnepaneel?

De basis van het nog steeds meest gebruikte paneel is eenvoudig: Aan de bovenkant een glazen plaat van 3,2 - 4 mm, aan de onderkant een kunststoffen onderlaag van 0,5 mm. Daar tussenin zitten de zonnecellen. Een zonnecel is een ‘plakje’ silicium van 2 mm dik (‘wafel’). Zonnecellen heten eigenlijk fotovoltaïsche cellen. Dat woord is een combinatie van het Griekse woord voor licht (φώς) en de naam van de Italiaanse natuurkundige Volta.

Silicium is een geschikt materiaa, aangezien de atomen hiervan makkelijk elektronen loslaten indien er zonnelicht op valt.  Maar die elektronen moeten dan ook nog eens gaan stromen. Om dat te bereiken, wordt van het plakje silicium (de wafel) een halfgeleider gemaakt. Dat gebeurt door aan de bovenkant een laagje fosfor aan te brengen en aan de onderkant een laagje borium. De zonnecellen worden aan elkaar verbonden en de opgewekte ‘stroom’ wordt met geleidend materiaal afgevoerd. Dit procedé werd in 1954 bij toeval in het Bell laboratorium ontdekt. 

Polykristallijne zonnecellen
Om die ‘wafels’ te maken, wordt een aantal brokken silicium gesmolten op 1500 graden celsius. Het vloeibare silicium wordt in een vorm van 16 x 16 cm gegoten. Als de staaf is uitgehard kunnen er ‘plakjes' van gesneden worden. Het resultaat is een gevlekte donkerblauwe zonnecel. Die vlekken zijn het gevolg van het feit dat de staaf waaruit de ‘wafels’ zijn gesneden, bestaat uit silicium dat afkomstig is van verschillende brokken. Hier komt de naam polykristallijne zonnecellen vandaan. Polykristallijne zonnecellen hebben een onregelmatige kristalstructuur waardoor ze minder zonnestralen ‘vangen'.

EXPIRION B.V. 

Experts in Solar
Van de Woestijneheem 37

2182 WL Hillegom
T: 0252-516420
E: info@expirion.nl

​KvK-nummer: 72002492

​​

© EXPIRION B.V. 2013-2018 

Officieel gecertificeerd  en gelicentieerd als advanced installer van SMA en voor installation and commissioning van opslagsystemen van TESVOLT

0252-516420

Bereikbaar tot 21:00

Een van de eerste monokristallijne zonnepanelen - Foto: Zonnepanelenenergie.be

De stille innovatie van het zonnepaneel

Prijs
Het productieproces van glasglas panelen is gecompliceerd. Voorkomen moet worden dat er luchtbelletjes tussen beide glasplaten ontstaan. De prijs ligt daarom hoger dan enkel-glas panelen. Dit prijsverschil is overigens maar betrekkelijk. Een goed voorbeeld is Simon Ruigrok, eigenaar van Ruigrok Flowerbulbs. EXPIRION heeft hier 2600 glasglas zonnepanelen geplaatst. Hiermee ontstond tevens het grootste energiedak in de hele bollenstreek van glasglaspanelen. Bij de keuze van glasglaspanelen hebben bedrijfseconomische overwegingen een doorslaggevende rol gespeeld. Het bedrijfsgebouw waarop de panelen zijn geplaatst gaat zeker nog 30 jaar mee en de zonnepanelen dus ook, waardoor de afschrijving veel lager is dan bij enkelglazen panelen.

Monokristallijne zonnecellen
Een belangrijke verbetering was de productie van monokristallijne zonnecellen. Een klein stukje silicium wordt daartoe 48 uur draaiend ondergedompeld in gesmolten silicium. Hierdoor ontstaat een groot cilindervorming bijna zwart kristal. Ook hieruit worden ‘plakjes’ gesneden. De ronde vorm blijkt nog duidelijk uit het bovenstaande plaatje van een van de oudste monokristallijne zonnepanelen. Tegenwoordig worden de zijden recht gemaakt en is de oorspronkelijke ronde vorm alleen nog aan de hoeken herkenbaar.

De kristalstructuur is geheel egaal en daarom is het rendement groter dan dat van polykristallijne panelen. Laatstgenoemde slagen erin ongeveer 14 - 16% van het zonlicht om te zetten in energie. Bij monokristallijne palen ligt dat tussen de 16 - 20%. In beide gevallen zijn er uitschieters naar boven, zodat je niet kunt zeggen dat polykristallijne zonnepanelen altijd een lager rendement hebben.

De productie van monokristallijne zonnepanelen is een stuk ingewikkelder en mede daarom zijn ze duurder.


Nadeel

Het nadeel van beide typen panelen is dat de onder- en bovenkant van verschillende soorten materialen zijn gemaakt. Hun uitzetting en krimp verloopt hierdoor niet volledig gelijk. Daardoor kan er naar verloop van tijd vocht tussen beide lagen komen. De opbrengst neemt hierdoor snel af. Een ander nadeel is dat de zonnecellen niet precies in het midden zitten. De kunststoffen achterkant is veel dunner. Er kunnen daardoor kleine barstjes ontstaan (microcracks), die eveneens nadelig zijn voor het rendement. 

Rekening moet worden gehouden met een jaarlijkse vermindering van het rendement met 1%. De verkoper garandeert een bepaald minimumrendement na 25 jaar, maar de garantie op het product zelf is vaak maar 10 jaar. Als een zonnepaneel na die tijd niet meer functioneert, vervalt ook de vermogensgarantie.

Ergens tussen 5 - 15 jaar gaat het rendement van zonnepanelen aanzienlijk te dalen, de zogenaamde drop down. Dit is vooral afhankelijk van hun kwaliteit. Van vrijwel alle soorten zonnepanelen zijn testrapporten en de installateur weet hier alles van.

Glasglas-panelen
Het was een lang gekoesterde wens van de producenten van kwaliteits-zonnepanelen om de levensduur te verlengen door een meer solide constructie. Dat dit met een dubbele glasplaat kon, was uiteraard allang bekend. Zonnepanelen zouden hierdoor echter veel te zwaar worden, zo’n 35 kilo tegen 20 nu. Pas de laatste jaren is er betaalbaar veiligheidsglas op de markt gekomen, dat maar 2 mm dik is. Dit opende de weg voor de productie van glasglas- of dubbelglas-panelen. Het grote voordeel schuilt in de levensduur. Glasglas panelen zouden zeker 35 jaar moeten kunnen meegaan met behoud van een goed rendement.  Voor enkel-glas panelen is 25 jaar wel de limiet. Maar hun rendement ligt ook wat hoger omdat het geharde glas dunner is en daarom warmte sneller afvoert.

Een ander voordeel is dat ze transparanter ogen, waardoor ze zich goed lenen voor glazen overkappingen. Perrons van de stations van Utrecht en Rotterdam zijn bijvoorbeeld op deze wijze uitgevoerd.

Overkapping met glasglaspanelen CS Utrecht – foto: BRS Building Systems

Polykristallijne (links) en monokristallijne zonnecel (rechts) – foto: Zonnepanelenenergie.be