Het fotovoltaïsch effect bij zonnepanelen

Het fotovoltaïsch effect is een natuurlijk proces dat het mogelijk maakt om zonlicht om te zetten in elektriciteit. Dit is de essentie van hoe zonnepanelen werken en ook de reden waarom zonnepanelen een duurzame energiebron vormen.

Op deze pagina leggen we uit wat het fotovoltaïsche effect is, hoe het werkt, en welke materialen en technologieën erbij komen kijken.

Het fotovoltaïsch effect bij zonnepanelen

Wat is het fotovoltaïsch effect?

Definitie

Het fotovoltaïsche effect is een fysiek en chemisch fenomeen waarbij een materiaal elektriciteit genereert wanneer het wordt blootgesteld aan licht. Dit effect werd voor het eerst ontdekt door de Franse wetenschapper Edmond Becquerel in 1839.

Hoe werkt het fotovoltaïsch effect bij zonnepanelen?

Voor het fotovoltaïsch of foto-elektrisch effect heb je zonnecellen nodig. Hieronder bespreken we eerst de opbouw en de functie van de zonnecellen in zonnepanelen, en daarna bekijken we hoe het fotovoltaïsch effect werkt bij zonnepanelen.

De opbouw van zonnecellen

Zonnecellen zijn opgebouwd uit halfgeleidermaterialen. Meestal is dat silicium, een halfgeleidermateriaal dat perfect is om licht te absorberen en elektriciteit op te wekken.

Daarnaast bevatten zonnecellen een zogenaamde p-n overgang. Dat is een grensvlak tussen twee verschillende soorten halfgeleidermaterialen: het p-type silicium en het n-type silicium. Dankzij deze overgang ontstaat er een elektrisch veld dat de beweging van elektronen bevordert, waardoor er stroom kan ontstaan.

Functie van de zonnecel

Een zonnecel heeft verschillende functies:

  • Licht absorberen in het halfgeleidermateriaal
  • Elektrische stroom genereren: het elektrische veld in de p-n overgang scheidt de elektronen en gaten, waardoor een stroom van elektronen door een extern circuit kan stromen.
  • Stroom verzamelen: de uiteinden van de zonnecel zijn voorzien van metalen contacten die de gegenereerde elektriciteit verzamelen en doorsturen naar een omvormer of direct naar een apparaat.

Conclusie: de rol van zonnecellen bij het fotovoltaïsch effect

  1. Licht bestaat uit fotonen. Wanneer er licht op een zonnecel valt, wordt een deel van deze fotonen geabsorbeerd door het halfgeleidermateriaal van de cel.
  2. De energie van de geabsorbeerde fotonen wordt overgedragen aan elektronen in het halfgeleidermateriaal.
  3. Deze extra energie stelt de elektronen in staat om los te komen van hun atomen en door het materiaal te bewegen, waardoor een elektrische stroom ontstaat.

Welke materialen worden er gebruikt voor het foto-elektrisch effect?

In de meeste gevallen wordt silicium gebruikt in de zonnecellen van zonnepanelen. Verschillende soorten silicium zijn hiervoor geschikt:

  • Monokristallijn silicium is gemaakt van een enkele kristalstructuur, biedt een hoge efficiëntie en levensduur, maar de productie ervan is duur.
  • Polykristallijn silicium bestaat uit meerdere kristallen. Het is iets minder efficiënt dan monokristallijn, maar goedkoper om te produceren.
  • Amorf silicium heeft geen kristalstructuur. Het is flexibel, wat het geschikt maakt voor diverse toepassingen. Het wordt onder andere gebruikt in dunne-film zonnepanelen. Amorf silicium is minder efficiënt dan de andere soorten silicium.

Ook de volgende alternatieve materialen zijn gebruikt voor toepassingen in zonnepanelen:

  • Cadmiumtelluride (CdTe) wordt gebruikt in dunne-film zonnepanelen. Het heeft een hoge absorptiecapaciteit, maar bevat giftige materialen.
  • Ook Koper-indium-gallium-selenide (CIGS) wordt gebruikt in dunne-film technologie. Het biedt een hoge efficiëntie en flexibiliteit.
  • Perovskiet is een veelbelovend materiaal dat heel effectief is en bovendien mogelijks goedkoper te produceren is dan traditionele siliciumcellen.

Toepassingen van het fotovoltaïsche effect

Het fotovoltaïsch effect kennen we vooral van zonnepanelen, maar het wordt ook breder ingezet. Hieronder bespreken we de verschillende toepassingen op residentieel en commercieel/industrieel vlak. We eindigen met enkele innovatieve toepassingen.

Residentiële toepassingen: zonnepanelen

Zonnepanelen worden op daken geïnstalleerd om elektriciteit voor huishoudelijk gebruik op te wekken. Daarnaast wordt het fotovoltaïsch effect ook ingezet in zonneparken: dat zijn grote velden met zonnepanelen die elektriciteit opwekken voor gemeenschappen of voor commerciële doeleinden.

Zonnepanelen in werking: elk van deze fotovoltaïsche cellen zet zonlicht om in elektrische stroom.

Commerciële en industriële toepassingen

Ook bedrijfsgebouwen gebruiken zonnepanelen op hun dak om stroom te leveren voor bedrijfsactiviteiten.

In de industrie wordt zonne-energie gebruikt voor het aandrijven van industriële processen. Dit kan met zonnepanelen of hele zonneparken, aangezien industriële toepassingen vaak veel energie vragen.

Innovatieve toepassingen

De wereld staat niet stil. Naast zonnepanelen duiken er ook nieuwe toepassingen op die gebruik maken van het foto-elektrisch effect:

  • Draagbare zonne-opladers: dit zijn kleine apparaten die zonlicht omzetten in elektriciteit om elektronische apparaten op te laden.
  • Bouw van geïntegreerde fotovoltaïsche systemen (BIPV), bijvoorbeeld zonnepanelen geïntegreerd in bouwmaterialen zoals gevels en dakpannen.

Conclusie: het fotovoltaïsche effect bij zonnepanelen

Het fotovoltaïsche effect is een fascinerend en essentieel proces dat de basis vormt voor de werking van zonnepanelen. Zonnepanelen zetten zonlicht om in elektriciteit via halfgeleidermaterialen zoals silicium en wekken zo op een duurzame en efficiënte manier energie op. Met de voortdurende ontwikkeling van nieuwe materialen en technologieën blijft het potentieel voor zonne-energie groeien, waardoor het een belangrijke rol speelt in de overgang naar een duurzamere toekomst.

Bezoek onze showroom

We zetten de deuren van onze gloednieuwe showroom open om jou met plezier te ontvangen. Maak een afspraak, kom langs en bewonder onze producten van dichtbij.

Kom naar onze infoavonden

Ontvang je graag gerichte informatie over onze duurzame energieoplossingen? Kom naar onze infoavonden of belevingsdagen en we vertellen er jou alles over!