Werking zonnecellen

Renate van den Brink
Door: Renate van den Brink

Een zonnepaneel bestaat uit zonnecellen. Deze zonnecellen zijn aan elkaar geschakeld en wekken samen de energie op die jij daarna kan gebruiken. Hoe dit proces precies werkt, leggen we hieronder uit.

Een zonnecel zet zonlicht rechtstreeks om in elektriciteit. Het omzetten van zonlicht naar elektriciteit wordt ook wel het fotovoltaïsche proces genoemd. In 1839 werd dit effect ontdekt door Edmond Becquerel.  Zonnecellen worden voornamelijk gemaakt van het materiaal silicium. Wist jij dat silicium het hoofdbestandsdeel is van zand?

Benieuwd wat zonnecellen voor jou kunnen betekenen?

Hoe ziet een zonnecel eruit?

Een zonnepaneel bestaat uit 120 half-cut zonnecellen en wordt vaak gemaakt van silicium. Deze zonnecellen zijn de drijvende kracht in het zonnepaneel: zij zetten het zonlicht om in elektrische energie. Maar omdat silicium nauwelijks stroom geleidt, is het niet optimaal om alleen dit materiaal te gebruiken voor zonnecellen. Daarom zijn er aan de silicum-lagen van zonnecellen andere materialen toegevoegd. Hiermee wordt de zonnecel een halfgeleider. Dit houdt simpel gezegd in dat een zonnecel altijd uit verschillende positief en negatief geladen lagen bestaat.

De bovenkant van de zonnecel is de negatieve n-laag en bestaat voor een groot deel uit fosfor. De onderkant van de zonnecel is de positieve p-laag en bestaat voornamelijk uit borium. In de fosfor-laag zit één elektron meer dan in silicium en in de borium laag zit één elektron minder dan in silicium. Onder invloed van het zonlicht kunnen de elektronen in de fosforlaag (de negatief geladen N-laag) naar de boriumlaag (de positief geladen P-laag) bewegen. Zo veroorzaakt zonlicht een elektrisch spanningsverschil tussen de P-laag en de N-laag. Door beide lagen te verbinden met een metaaldraad, gaat de stroom door het zonnepaneel heen.

Hoe werkt een zonnecel?

Het fotovoltaïsch proces in 4 stappen:

  1. De fotonen (lichtdeeltjes) in het zonlicht raken het zonnepaneel en de zonnecellen. Deze deeltjes worden door de cel geabsorbeerd.
  2. De n-laag in de zonnecel bestaat uit elektronen die door zonlicht vrij worden gemaakt om te bewegen. De p-laag bestaat uit vrije ruimten waar de elektronen naartoe kunnen bewegen.
  3. Door het verplaatsen van de elektronen ontstaat een constante spanning in de verbinding van de zonnecel.
  4. Deze spanning wordt als elektrische stroom afgevoerd door het zonnepaneel en naar de omvormer geleid. Daar wordt de stroom van de panelen omgezet in werkbare stroom voor onze apparaten.

Hoeveel wekt een zonnecel op?

Gemiddeld wekt een zonnepaneel van Zonneplan 370 wattpiek op onder de standaard test condities. Een zonnepaneel bestaat uit 120 half-cut cellen. Dat betekent dat elke cel gemiddeld 6,2 watt vermogen levert onder de ideale omstandigheden.