Fotovoltaïsche cel

Hoe werkt een fotovoltaïsche cel

De werking van een fotovoltaïsche cel is gebaseerd op het fotovoltaïsche effect: wanneer licht (in de vorm van fotonen) op het oppervlak van een halfgeleidermateriaal zoals silicium valt, raken elektronen in dat materiaal los. Door de interne structuur van de cel ontstaat er een elektrisch veld dat deze elektronen in beweging zet, wat resulteert in een elektrische stroom.

Elke cel genereert een kleine hoeveelheid elektriciteit (meestal tussen de 0,5 en 0,6 volt). Door meerdere cellen in serie te schakelen, kan voldoende spanning worden opgewekt voor praktische toepassingen zoals zonnepanelen op huizen of in zonneparken.

Opbouw en materiaal

Een fotovoltaïsche cel bestaat doorgaans uit de volgende lagen:

Glasplaat of transparante toplaag voor bescherming
Antireflectielaag om lichtverlies te minimaliseren
Halfgeleiderlaag (meestal silicium) waar het fotovoltaïsche effect plaatsvindt
Contactlagen aan voor- en achterzijde voor stroomafvoer

Er zijn verschillende typen fotovoltaïsche cellen, waaronder:

Monokristallijn: gemaakt uit één siliciumkristal; hoog rendement
Polykristallijn: meerdere kristallen; iets lager rendement
Dunne film: flexibele en lichte alternatieven met lager rendement

Rendement en prestaties

Het rendement van een enkele fotovoltaïsche cel varieert meestal van 15% tot 23%, afhankelijk van het type cel en gebruikte technologie. Dit betekent dat een deel van het invallende zonlicht wordt omgezet in elektriciteit, terwijl de rest verloren gaat als warmte of gereflecteerd wordt.

De prestaties worden beïnvloed door:

Lichtintensiteit
Temperatuur (hogere temperaturen verlagen het rendement)
Hoek waaronder zonlicht op de cel valt
Veroudering van het materiaal

Levensduur en betrouwbaarheid

Een fotovoltaïsche cel gaat doorgaans 25 tot 30 jaar mee. Hoewel het rendement na verloop van tijd iets afneemt (degradatie), blijven moderne cellen langdurig bruikbaar. De meeste fabrikanten geven vermogensgaranties tot 25 jaar.