Wat is de werking van zonnepanelen?

Steeds meer mensen schaffen zonnepanelen aan en wekken hiermee hun eigen elektriciteit op. Maar hoe zit het met de werking van zonnepanelen? Leveren zonnepanelen ook stroom op als de zon niet schijnt? In dit artikel nemen we de werking stap voor stap onder de loep.

Zonlicht laat elektronen springen

Elektronen spelen een grote rol bij de opwekking van stroom door zonlicht. Een elektron is een gedeelte van een atoom dat negatief is geladen. Door zonlicht laten elektronen los uit de atomen waarin ze gebonden waren. Vervolgens ontstaat er een gat dat direct wordt opgevuld door een ander elektron dat wegspringt vanuit zijn eigen plek en daar een gat veroorzaakt. Dit gat wordt door een derde elektron opgevuld, en zo door.

De zonnecellen die zijn verwerkt in zonnepanelen bestaan grotendeels uit Silicium, een halfgeleider. Hierdoor komt het wegspringen van elektronen al zeer snel tot stand komt. Dit is de reden dat zonnepanelen zelfs wanneer de zon niet schijnt al stroom kunnen opwekken. Daglicht is in principe genoeg om het proces in gang te zetten. Toch blijkt uit de praktijk dat daglicht lang niet voldoende is om genoeg stroom op te wekken om op de energiekosten te kunnen besparen. Vandaar dat de dakligging erg belangrijk is bij de werking van zonnepanelen.

zonnecel in zonnepaneel

Een voorbeeld van een zonnecel

Werking van een zonnecel

Maar alleen met Silicium wekken de zonnepanelen nog geen stroom op, hiervoor moeten de rondspringende elektronen geleid worden in een bepaalde richting zodat er ook daadwerkelijk een spanning ontstaat. Om deze spanning te creëren wordt er aan de buitenste laag van de zonnecel Fosfor, en aan de binnenste laag Borium toegevoegd.

Fosfor heeft eigenlijk een elektron teveel voor Silicium en Borium eentje te weinig. In de buitenste laag met het Fosfor laten de elektronen onder invloed van zonlicht los, wat versterkt wordt doordat Fosfor eigenlijk een elektron teveel heeft. De binnenste laag met de Borium ontvangt geen direct zonlicht, de elektronen laten minder los en bovendien heeft Borium een elektron te weinig.

Op deze manier wordt er een gecontroleerde stroom aan elektronen van buiten naar binnen op gang gebracht. Doordat er steeds elektronen van de buitenste naar de binnenste laag stromen, ontstaat er een elektrische spanning tussen de twee lagen Silicium. Dat heet een fotovoltaïsche reactie: een reactie waarbij elektriciteit wordt opgewekt door middel van licht, oftewel fotonen. In het Engels Photo Voltaic, oftewel PV. Een zonnecel wordt daarom ook wel PV-cel genoemd.

Silicium bij werking zonnepanelen

Silicium werkt als halfgeleider

Werking van een zonnepaneel

Een zonnepaneel is een plaat waarop heel veel zonnecellen zijn aangebracht. De elektrische energie die de zonnecellen opwekken wordt via de plaat weggevoerd naar de omvormer. Meestal zijn een aantal zonnepanelen samen verbonden tot een zonnepaneelsysteem of PV-systeem.

De zonnecellen produceren dus wel een elektrische stroom (gelijkstroom), maar dit is nog niet het soort stroom wat wij dagelijks gebruiken om al onze apparaten aan te zetten (wisselstroom).

Een omvormer zet de gelijkspanning om in wisselspanning

De opgewekte spanning is uiteraard gelijkspanning, dat net als bij een accu en batterij gelijkstroom levert. Een zogenoemde omvormer zet de gelijkstroom om naar wisselstroom van 230V welke geschikt is voor huishoudelijke apparaten. Deze omvormer wordt dichtbij de zonnepanelen geplaatst, bijvoorbeeld op zolder.

De opgewekte elektriciteit kan direct in huis worden gebruikt

De omvormer wordt aangesloten op een stopcontact in het netwerk van het huis. In dat stopcontact wordt dus elektriciteit toegevoegd aan het netwerk wat direct kan worden gebruikt door apparaten die op dat moment aanstaan. Hierdoor bespaart u op de elektriciteit die u afneemt van het openbare netwerk.

Niet gebruikte elektriciteit gaat naar het openbare elektriciteitsnet

Soms heeft u op het moment dat de zonnepanelen energie leveren geen of onvoldoende apparaten aanstaan. De meter draait dan terug want dan levert u elektriciteit aan het openbare elektriciteitsnet. Zo levert de stroom toch nog wat op en is het mogelijk om te salderen.

Heeft u nog vragen over de werking van zonnepanelen? En wilt u weten of zonnepanelen geschikt zijn voor uw organisatie of vereniging of wilt u problemen voorkomen bij de aanschaf van zonnepanelen? Neem contact met ons op en wij helpen u vrijblijvend.