Het Sungevity blog

Zonne-experts aan het woord.

Terug naar overzicht Tech & gadgets

Jasper Legt Uit: Zonnecellen

Het is natuurlijk ontzettend tof, zo’n rij zonnepanelen op je dak. Je hebt je eigen lokale energiefabriekje. Maar hoe zit een zonnepanelensysteem nu precies in elkaar? En hoe produceert het elektriciteit? Onze in-house natuurkundeleraar en Project Manager Customer Care Jasper legt ‘t uit. Deze keer: de wondere wereld van zonnecellen.

Wat is een zonnecel?
Zonnecellen zijn misschien wel het belangrijkste onderdelen van een zonnepaneel. Zij zetten namelijk zonlicht om in elektriciteit!

Van zand naar zonnecel
Een zonnecel wordt gemaakt van silicium. Silicium is een veel voorkomend element op aarde: een kwart van de aardkorst bestaat er uit. Silicium zit onder andere in zand, klei en graniet. Voordat dit silicium gebruikt kan worden om zonnecellen te maken moet het eerst gezuiverd worden van andere elementen. Zuiver silicium komt namelijk niet zo in de natuur voor, het is altijd verbonden met andere elementen.

Door deze silicium verbindingen bij zeer hoge temperaturen te verhitten onder de aanwezigheid van koolstof wordt er metallurgisch silicium gewonnen, met een zuiverheid van meer dan 99%. Dit is nog niet zuiver genoeg voor zonnecellen, dus daarom wordt het silicium nog verder gezuiverd via verschillende chemische en thermische processen. Uiteindelijk ontstaat er 99.999999999 % puur silicium. Dit wordt ook wel ‘eleven nines’ silicium genoemd.

Blauw vs zwart
Hoe het silicium verder wordt verwerkt hangt af van of er polykristallijne (blauwe) of monokristallijne (zwarte) zonnecellen van gemaakt worden. Tijdens het productieproces vormt het silicium kristallen. Bij polykristallijne zonnecellen staan deze als waaiers naar buiten, waardoor ze makkelijker diffuus licht uit de omgeving opnemen. Monokristallijne zonnecellen bestaan uit één groot kristal, dat één richting op wijst. Hierdoor produceren zij beter bij directe instraling. Om polykristallijne zonnecellen te maken wordt het pure silicium gesmolten en in ‘bricks’ gegoten. Tijdens het stollen ontstaan er verschillende kristallen.

Het proces voor het maken van monokristallijne zonnecellen is iets ingewikkelder. Jasper: ‘Van het pure silicium worden cilinders gemaakt via het Czochralski proces. Een heel klein stukje silicium wordt in een vat met gesmolten silicium-smurrie gestoken. Door het stukje langzaam omhoog te trekken stolt het silicium en ontstaat er een monokristallijne cilinder. Hoe langzamer je het stukje silicium omhoog trekt, hoe breder de cilinder wordt.’ Fun fact: de Pool Jan Czochralski, naar wie dit proces vernoemd is, ontdekte dit per ongeluk toen hij zijn pen in gesmolten tin doopte in plaats van in zijn inktpot. Waar vergissingen niet goed voor zijn!

Bron: Wikipedia Commons

Flinterdunne wafers
De laatste stappen van het proces zijn weer hetzelfde voor poly- en monokristallijne zonnecellen. De bricks en cilinders worden in hele dunne (tussen de 160 en 300 μm) plakjes gesneden. ‘Om de zonnecel af te maken wordt er nog een extra laag silicium toegevoegd. Deze laag heeft een tegenovergestelde lading dan de onderste laag. Is de onderste laag positief geladen (p-type), dan wordt een negatief geladen laag silicium (n-type) aangebracht. En andersom.’ Het raakvlak van de twee lagen noemen we ook wel de pn-junction. Jasper: ‘Hierna worden er structuren op de silicium wafers geprint waar later geleiders op aangebracht worden.’ En dan zijn de zonnecellen klaar!

Black Friday
Zonnecellen bestaan (dus) uit twee dunne laagjes silicium. Door een kleine hoeveelheid van andere elementen aan het silicium toe te voegen heeft de ene laag een teveel aan elektronen, terwijl de andere laag er juist te weinig heeft. De elektronen willen graag van de laag met een overschot naar de laag met het tekort bewegen, maar hebben niet genoeg energie. Wanneer er zonlicht op het paneel valt wordt deze energie geabsorbeerd door de overtollige elektronen, waardoor deze vrij raken. Deze vrije elektronen stromen naar de silicium-laag met een tekort aan elektronen. Dit is de stroom die jouw panelen opwekken.

Jasper: ‘Denk maar aan Black Friday: voor de deuren van de winkel staan drommen mensen. Ze zijn opgewonden en willen graag naar binnen, maar kunnen nog niet omdat de deur nog dicht zit. Deze mensen zijn de elektronen. Als de deur eindelijk opengaat, wanneer er zonlicht op het zonnepaneel valt, rennen al deze mensen naar de koopjes toe. Het rennen van de shoppers, het bewegen van de elektronen van de ene laag naar de andere, is de stroom die een zonnepaneel opwekt.

Over Sungevity
Het is onze missie om de “Rooftop Revolution" te versnellen en alle daken vol met zonnepanelen te leggen. Al sinds 2012 zijn wij dé zonne-expert van Europa, met meer dan tienduizend installaties op onze naam. Onze aanpak? Op afstand kijken wij met geavanceerde software heel nauwkeurig naar jouw dak, je wensen en situatie. Alles om je zo goed en duidelijk mogelijk te adviseren. Zo weet je precies wat jouw opbrengst, kosten en voordeel zijn én dus precies hoeveel je bespaart. Meer over Sungevity

Inschrijven voor een gratis advies
Hier aanmelden