Zonnecellen: Welke zonnepanelen bieden momenteel de beste technologie en de hoogste prestaties?

De technologische ontwikkeling van zonnecellen gaat razendsnel. Wat gisteren nog state-of-the-art en innovatief was, is morgen vaak alweer achterhaald. Technologische vooruitgang maakt de systemen steeds robuuster en efficiënter, wat leidt tot een stijgende vraag naar zonne-energie. Deze vraag zal naar verwachting verder toenemen door de klimaatwet en de Duitse doelstelling om in 2045 klimaatneutraal te zijn. Daarom wordt de komende jaren een aanzienlijke toename van hernieuwbare energie verwacht.

De efficiëntie van PV-technologie hangt cruciaal af van de verschillende soorten zonnepanelen die worden gebruikt. In Duitsland domineren met name vier typen zonnepanelen het gebruik ervan in PV-systemen. We bespreken hun voor- en nadelen, evenals hun toekomstperspectieven.

Zonnepanelen: welke soorten zijn er?

De verschillende typen PV-modules kenmerken zich door soms aanzienlijke verschillen in technisch ontwerp. Dit resulteert in sterk uiteenlopende prestaties, levensduur en kosten. We zullen ze hieronder nader bekijken:

• Glas-glas / dubbelglas modules
• Polykristallijne modules
• Monokristallijne modules
• Dunnefilmmodules
• CIS/CIGS-modules

In de glazen module met bifaciale celtechnologie wordt licht zowel aan de voor- als achterkant van de module opgevangen. Door meer licht op te vangen, verhoogt men de efficiëntie van de module.

Dit is hiermee gerelateerd:

• Bifaciale zonnecellen – Interessante informatie over zonnepanelen
• BSC – Bifaciale zonnecellen: Geschiedenis van de bifaciale of tweevlakszonnecel
• Zonnepanelen: Bifaciale modules voor een hogere efficiëntie en meer lichtopbrengst – advies, planning en oplossingen

Polykristallijne PV-modules worden, net als hun monokristallijne tegenhangers, gemaakt van silicium. Nadat het silicium is gesmolten, wordt het in langwerpige, rechthoekige mallen gegoten en langzaam afgekoeld. De resulterende kristalstructuren worden vervolgens in verdere productiestappen gescheiden en in wafers gesneden, waaruit de polykristallijne zonnecellen ontstaan. Visueel onderscheiden ze zich door hun opvallende blauwe kleur.

Dit proces heeft als voordeel dat het relatief goedkoop is, waardoor polykristallijne PV-modules lange tijd tot de meest gebruikte zonnecellen behoorden. De technologie heeft zich al vele jaren in de praktijk bewezen en is daarom uiterst betrouwbaar. Naast de geringe kans op storingen is een lange levensduur een ander voordeel van dit systeem. Het productieproces heeft echter als nadeel dat er imperfecties ontstaan ​​op de grensvlakken tussen de afzonderlijke kristallen. Dit resulteert in een gemiddelde efficiëntie van deze zonnecellen, van 12 tot 16%. Hierdoor neemt de benodigde ruimte toe en daalt de efficiëntie.

Twee andere nadelen die polykristallijne en monokristallijne modules gemeen hebben, zijn hun relatief hoge gewicht en prestatieverlies onder diffuse lichtomstandigheden en hoge temperaturen.

Monokristallijne modules worden ook van silicium gemaakt. In tegenstelling tot polykristallijne modules wordt het silicium een ​​tweede keer gesmolten, waardoor kolomvormige enkelkristallen ontstaan ​​(vandaar "mono"). Ze hebben geen last van de wrijvingsverliezen die bij polykristallijne modules voorkomen. Dit leidt tot een hoger rendement van wel 20% bij deze donkerblauwe tot zwarte, glinsterende zonnecellen.

Naast hun geringe storingsgevoeligheid en hun decenniaoude, beproefde ontwerp, kenmerken monokristallijne modules zich door hun compacte formaat. Deze modules zijn echter relatief duur om te produceren. Bovendien zijn ze relatief zwaar en hebben ze een lagere efficiëntie bij slechte lichtomstandigheden en hoge temperaturen.

Samenvattend bieden beide typen kristallijne zonnepanelen effectieve prestaties. Ze zijn echter relatief zwaar, waarbij monokristallijne zonnepanelen vanwege hun hogere efficiëntie een betere keuze zijn voor gebruik in krappe ruimtes. Hun hogere efficiëntie heeft ertoe geleid dat ze, ondanks hun hogere prijs, veel vaker worden toegepast dan polykristallijne zonnecellen.

Het feit dat polykristallijne modules tot een derde goedkoper zijn (per kWp) zorgt er echter voor dat ze zeer populair blijven, met name voor grotere PV-systemen zonder ruimtebeperkingen.

Zoals de naam al doet vermoeden, worden dunnefilmmodules gekenmerkt door hun extreem geringe dikte. Traditioneel worden dunnefilmmodules vervaardigd met behulp van halfgeleiders gemaakt van amorf silicium. In dit systeem wordt een substraatmateriaal, meestal van glas, bedekt met een dunne laag. Deze constructiemethode resulteert in dunnefilmzonnecellen die ongeveer 100 keer dunner zijn dan twee zonnepanelen gemaakt van siliciumwafers.

In de micro-elektronica, fotovoltaïsche technologie en microsysteemtechnologie zijn wafers ronde of vierkante schijven met een dikte van ongeveer één millimeter. Ze worden vervaardigd uit monokristallijne of polykristallijne (halfgeleider) blanks, ook wel ingots genoemd, en dienen doorgaans als substraat (basisplaat) voor elektronische componenten, waaronder geïntegreerde schakelingen (IC's, "chips"), micromechanische componenten en foto-elektrische coatings. Bij de productie van micro-elektronische componenten worden meestal meerdere wafers gecombineerd tot een batch en vervolgens sequentieel of parallel verwerkt.

Dit is tevens een van de grootste voordelen van dunnefilmmodules, omdat hun lage gewicht ze zeer flexibel en veelzijdig maakt. Daardoor worden deze modules niet langer alleen gebruikt in grote PV-systemen, maar ook voor de energieopwekking in horloges en andere kleine elektronische apparaten. Bovendien zijn dunnefilmmodules eenvoudig te produceren en goedkoop vanwege de lage grondstofbehoefte, wat hun wijdverspreide gebruik verder heeft bevorderd. Verder vlakt hun prestatiecurve onder ongunstige lichtomstandigheden minder af dan die van de twee eerder genoemde kristallijne modules.

Deze smalle modules hebben echter als nadeel dat ze een aanzienlijk lager rendement hebben dan andere zonnecellen. Dit kan zo laag zijn als 7%, waardoor ze in PV-systemen veel ruimte in beslag nemen. Om een ​​hoger rendement te bereiken, zijn fabrikanten overgestapt op de productie van dunnefilmmodules met cadmiumtelluride (CdTe). Dit ontwerp biedt het voordeel van een iets hoger rendement tot wel 8%. Het is met name geschikt voor gebruik in gebieden met veel mist en nevel, en bij diffuus licht. Gebruikers moeten echter rekening houden met hogere prijzen en extra kosten voor de duurdere recycling van het cadmium in de modules tijdens de ontmanteling. Ondanks de hogere kosten neemt het gebruik van dit efficiëntere moduleontwerp toe.

Bovendien doen veel bedrijven momenteel onderzoek naar dunnefilmmodules die zijn vervaardigd met behulp van koper-zink-tinsulfide en zwavel (CZTS). Dit halfgeleidende materiaal heeft ten opzichte van conventionele dunnefilmzonnecellen het voordeel dat er geen zeldzame en giftige elementen nodig zijn voor de productie ervan. Het zal echter waarschijnlijk nog wel even duren voordat deze technologie klaar is voor massaproductie.

Deze modules zijn een speciaal type dunnefilmzonnecel en momenteel het op één na meest voorkomende ontwerp in dit vakgebied, na de CdTe-variant. Ze zijn gebaseerd op de verbindingen koperindiumdiselenide (CIS) of koperindiumgalliumdiselenide (CIGS) en geleiden elektriciteit aanzienlijk beter dan dunnefilmmodules op siliciumbasis. Hun rendement ligt tussen de 12 en 15%, wat overeenkomt met het hoogste rendement onder dunnefilmzonnecellen. Ze hebben bovendien slechts minimale verliezen bij diffuus licht en hoge temperaturen en zijn licht van gewicht en bestand tegen defecten.

Deze voordelen worden tenietgedaan door het dure productieproces en de complexe recycling van het selenium in de modules. Bovendien is er, vanwege de relatief recente ontwikkeling van deze modules, een gebrek aan langetermijngegevens over de duurzaamheid van het systeem. Het is echter vooral de hoge prijs die ervoor heeft gezorgd dat de productie van deze zonnecellen al jaren stagneert.

Alles uit één hand, speciaal ontworpen voor zonne-energieoplossingen voor grote parkeerterreinen. Herfinancier uw toekomstige kosten of compenseer deze met uw eigen opgewekte elektriciteit.

Vind hier advies en oplossingen 👈🏻

Advies en planning, inclusief een vrijblijvende kostenraming. Wij brengen u in contact met sterke partners in de fotovoltaïsche sector.

Vind hier advies en oplossingen 👈🏻

We zijn regionaal vertegenwoordigd in de gehele Duitstalige wereld. We werken samen met betrouwbare partners die u adviseren en uw wensen realiseren.

Neem contact met ons op 👈🏻