Technische aspecten

Van licht naar elektriciteit, ook wel zonnestroom genoemd. Dikwijls wordt de term “fotovoltaïsch” gebruikt. Dit woord is afkomstig van het Griekse woord photos (dat “licht” betekent) en Volta, de naam van een Italiaanse graaf die de eerste elektrische batterij uitvond. Voor zonnepanelen die elektriciteit opwekken, gebruikt men de afkorting PV-modules (van het Engelse “photovoltaic”). PV-cellen zijn een halfgeleidermateriaal. Onder invloed van (zon)licht ontstaan er in het halfgeleidermateriaal vrije elektronen die door de zonnecel kunnen bewegen door middel van een spanningsverschil. Hierdoor ontstaat er een elektrische stroom. Hierbij komt geen CO2 vrij; elke PV-installatie zorgt dan ook voor een verminderde CO2-uitstoot.

Men onderscheidt verschillende types zonnecellen, met elk een ander fabricageproces. Traditionele indelingen beschrijven de kristallijne en de amorfe techniek, die beide silicium (zand) als grondstof gebruiken. Recent werden er evenwel nieuwe types ontwikkeld, zoals de CIGS-zonnecellen

Kristallijne modules zijn harde panelen. Dergelijke PV-modules zijn opgebouwd uit meerdere rijen zonnecellen die met elkaar verbonden zijn. Deze cellen worden op een harde kunststofplaat gelegd en zijn aan de voorzijde afgeschermd met een geharde glasplaat. De elektrische bekabeling bevindt zich aan de achterzijde van de panelen zodat die al beschermd zijn tegen de meeste weersinvloeden. Bij de kristallijne panelen worden de zonnecellen flinterdun verzaagd uit een balkje kristallijn silicium.

Bij de amorfe techniek wordt het silicium (Si) op een dunne metaalplaat tijdens een continu proces in drie aparte lagen door middel van een sputtertechniek gespoten. Dat is de befaamde Triple Junction-technologie, die bepaalde voordelen biedt : men verkrijgt flexibele PV-modules, die licht zijn qua gewicht en de mogelijkheid hebben beter diffuus licht te vangen en om te zetten in groene stroom.

Naast deze beide technieken bestaat de CIGS-technologie, die niet is ontwikkeld op basis van silicium. CIGS staat voor koper (Cu, van “cuprum”), indium (In), gallium (Ga) en selenium (Se). Deze recentere technologie wordt toegepast in de I.R.S-Sunhunter-zonnepanelen. De metalen op de CIGS-cellen worden ook hier aangebracht door middel van een sputtertechniek. Deze cellen worden beschermd door een tweede buis en een gelachtige vloeistof tussen de twee buizen. De gel beschermt enerzijds de gesputterde metalen op de cel. Anderzijds versterkt deze gel ook de instraling van het zonlicht, wat de prestatie verbetert.

Uit die technieken vloeien vier types van cellen.

		Monokristallijne zonnecellen zijn vervaardigd uit siliciumplakken, die uit een groot donkerblauw “monokristal” zijn gezaagd. Dat kristal is gecontroleerd afgekoeld, waardoor een gelijkmatige structuur is ontstaan.
		Polykristallijne zonnecellen (of multikristallijn silicium) worden gegoten en vervolgens gezaagd. Dit is een ander proces dan dat van de monokristallijne cellen. Tijdens het stollen ontstaan verschillende kristallen die het materiaal een onregelmatig geschakeerd uitzicht geven. Het rendement van polykristallijne cellen ligt iets lager (circa 2%) dan dat van monokristallijne cellen.
		Amorfe cellen bestaan uit een netwerk van siliciumatomen zonder regelmatig geordend kristalrooster, zoals bij kristallijn silicium. Voordelen zijn het kleinere materiaalgebruik, de continue productie met laag energieverbruik, en de mogelijkheid ze te plaatsen op grote oppervlaktes op goedkope dragers, zoals een dakbedekking.
CIGS-cellen zijn een compositie van meerdere dunne metaallagen (“thin film”) die op elkaar zijn aangebracht en een halfgeleider vormen. CIGS-cellen staan bekend om hun hoge energierendement.

Kilowattpiek (kWp) is een universele eenheid waarmee een PV-installatie wordt uitgedrukt. Elke PV-module die van de band rolt, wordt onderworpen aan een volgens de STC (“Standard Test Conditions”) genormeerde test. Zo wordt de capaciteit van een paneel bepaald; hierop is een procentuele performantie-afwijking toegelaten. Deze afwijking dient vermeld te worden op de technische fiche van het paneel. Het is op dat Wattpiek-vermogen dat de fabrikant een garantie biedt.

Kilowattuur (kWh) : met 1 kWh kun je een verbruiker van 1000 W gedurende 1 uur van stroom voorzien. Als voorbeeld : een gemiddeld gezin van 4 personen verbruikt op jaarbasis ongeveer 4000 kWh.

Omzetting kWp => kWh : om te weten hoeveel kWh een PV-installatie zal opleveren, moet de waarde in kWp vermenigvuldigd worden met een bepaalde factor. Die factor is afhankelijk van het type technologie, de geografische locatie van de installatie en de oriëntatie (afwijking naar het zuiden). De factor die doorgaans in België wordt gehanteerd voor de monokristallijne panelen, is 850. Voor amorf silicium op platte daken bedraagt de factor 800.

Bijvoorbeeld : een installatie van 5 kWp levert voor de komende 20 jaar gemiddeld 4250 kWh/jaar op ! De factor is afhankelijk van de locatie. Zo zal een installatie in het zuiden van Spanje een hogere factor hebben dan dezelfde installatie in België.