Milieuzaken:
feiten, getallen en opinies.

Zonnecellen

U bent hier: inhoudsopgave - zonne-energie - zonnecellen
Afkorting of begrip onbekend ? Raadpleeg ons milieuwoordenboek !
Google
 
Web www.hugovandermolen.nl

Prof. Wim de Ridder, hoogleraar toekomstonderzoek, verbonden aan de Universiteit van Twente: "omdat nanotechnologie voor grote doorbraken in de prestaties van zonnecellen zal zorgen, durf ik te voorspellen dat we in 2025 met een energieoverschot komen te zitten dankzij de massaproductie van zonnecellen, die jaar op jaar én veel krachtiger én veel goedkoper worden.” (bron d.d. 2-1-2010: http://www.secondsight.nl/page/18193/nl)

ZONNECELLEN
Een zonnepaneel bestaat uit meerdere aaneengeschakelde zonnecellen (zogenaamde ‘fotovoltaïsche cellen’). Zonnecellen zetten zonlicht rechtstreeks om in elektrische energie, dit wordt ook wel het fotovoltaïsche proces genoemd (dit proces werd in 1839 ontdekt door Edmond Becquerel). Als er licht op zonnecellen valt, absorberen deze cellen fotonen (de lichtdeeltjes uit zonnestraling). Dit zorgt ervoor dat er negatief geladen elektronen in het zonnepaneel losgemaakt worden die zich vervolgens verplaatsen en een positief geladen ‘gat’ overlaten. De meeste zonnecellen worden gemaakt van silicium. Een silicium-atoom heeft vier elektronen in zijn buitenste schil. De elektronen dragen bij aan de stevigheid van de kristalstructuur, maar raken zelf gemakkelijk los als er bijvoorbeeld zonlicht op valt. Omdat silicium nauwelijks stroom geleidt, wordt er een halfgeleider van gemaakt door er andere stoffen aan toe te voegen. Aan de bovenkant is dit meestal fosfor en aan de onderkant meestal borium. Fosfor heeft één elektron meer dan silicium. Deze elektron is niet nodig om de bindingen in stand te houden en heeft hierdoor meer vrijheid om zich te verplaatsen. Borium heeft één elektron minder dan silicium waardoor de elektronen in de fosforkant (de negatief geladen N-laag) naar de boriumkant (de positief geladen P-laag) bewegen. Onder invloed van zonlicht krijgt de P-laag dus een negatieve lading (door een tekort aan elektronen) en de N-laag een positieve lading (door een overschot aan elektronen). Zonlicht veroorzaakt dus een elektrisch spanningsverschil tussen de P-laag en de N-laag. Als de beide lagen uitwendig met een metaaldraad verbonden worden gaat er een stroom lopen. De stroom die verkregen wordt door zonnecellen is gelijkstroom. Er moet nog een omvormer aan gekoppeld worden om de stroom om te zetten in wisselstroom. Het fotovoltaïsch proces voltrekt zich net zo lang als er licht op de cel valt. Omdat er in dit proces geen materialen verbruikt worden zijn zonnecellen duurzaam.
 
Niet al het licht kan worden omgezet in elektriciteit, aangezien zonnecellen voornamelijk zichtbaar licht gebruiken. Het theoretische omzettingsrendement ligt daarom rond de 20 tot 30 procent. Dit lijkt weinig, maar in vergelijking met het omzettingsrendement van bijvoorbeeld biobrandstoffen blijken zonnecellen stukken efficiënter te zijn. Zo ligt het rendement van het blad van een suikerrietplant (een grondstof voor biobrandstoffen) slechts rond de 6 procent, de benodigde energie voor het bewerken van het land en de extractie van de suiker nog niet meegerekend. Zonnecellen daarentegen worden momenteel geproduceerd met een rendement van 16 procent en naar verwachting zal dit de komende jaren zelfs hoger worden.

Bron: VPRO-programma Tegenlicht, website: http://www.vpro.nl/programma/tegenlicht/afleveringen/40025880/items/40139257/
(24-10-2008)



Kristallijn versus amorph silicium als bron voor zonnecellen
(bron: www.wallstreetnet.be 15-12-2008)

Voor de produktie van zonnecellen wordt Silicium meestal in kristalvorm gebruikt, maar er wordt nu ook wel gewerkt met zogenaamd amorf silicium, dat geen kristallen vormt. Dat heeft een aantal voor- en nadelen.

Voordelen zijn:

Ten eerste kan amorf silicium relatief makkelijk als een dunne film op een substraat (ENER gebruikt roestvrij staal, maar ook glas en plastic zijn mogelijk) worden gehecht, zelfs bij relatief lage temperaturen (75 graden Celsius). Dit vereenvoudigt het productieproces aanzienlijk en werkt daarmee kostenbesparend vergeleken met de kristallijne productie van zonnecellen.

 

Ten tweede hebben deze dunne films een groot voordeel in de verwerking omdat het resultaat, in tegenstelling tot traditionele zonnecellen (gebaseerd op de kristallijne vorm van silicium) een handelbaar, licht, flexibel laminaat oplevert dat veel makkelijker en goedkoper kan worden verwerkt.

Zo makkelijk dat er zelfs een speciale term voor is uitgevonden: ‘building-integrated photovoltaic’ (BIPV), wat zoveel wil zeggen als dat de zonnecellen direct bij de bouw in gebouwen kunnen worden geïntegreerd, sterker nog, het laminaat kan zelfs in de bouwmaterialen worden geïntegreerd, vandaar enkele samenwerkingsverbanden tussen ENER en leidende producenten van bouwmaterialen.

Ook uit esthetisch oogpunt levert dat voordelen op, geen (al te dure) en zichtbare (en kwetsbare) zonnecelpanelen, maar iets wat lijkt op een gewone dakbedekking, maar wel een die energie levert!

Ook subsidie-technisch levert dat voordelen op omdat met name in Europa zogenaamde feed-in tarieven (subsidies op levering van alternatieve stroom aan het netwerk) voor installaties op daken vaak hoger liggen dan vanaf grondinstallaties, gezien de ruimtebesparende werking (en vaak minder infrastructuur die dan noodzakelijk is). Met andere woorden, dergelijke ‘dunne film’ producten maken grootschalige nieuwbouw mogelijk waarbij de energieproducerende materialen direct in de bouw kunnen worden geïntegreerd.

Een derde voordeel is dat de siliciumbehoefte vergeleken met traditionele zonnecellen slechts een fractie (1%) zijn,waardoor deze technologie geen last had van de tot voor kort extreem hoge siliciumprijzen. Dit voordeel neemt overigens wel snel af omdat de prijzen van silicium onder invloed van stijgend aanbod en een minder sterk groeiende vraag snel aan het dalen zijn.

Er zijn ook nadelen aan de ‘dunne film’ technologie
De conversie-efficiëntie (het % zonlicht dat wordt omgezet in electriciteit) ligt lager dan bij traditionele zonnecellen. Hoe laag? De conversie-efficiëntie is ca. 8,5%, al heeft het bedrijf ENER in het laboratorium al efficiënties van 15% bereikt, waarden welke voor gewone zonnecellen het gemiddelde vormen. Waar de ‘dunne film gigant’ First Solar het voornamelijk moet hebben van nutsbedrijven die ruimte genoeg hebben concentreert ENER zich voornamelijk op de dakbedekking en heeft hier een leidende positie in verworven. De laminaten mogen dan minder efficiënt zijn als traditionele zonnecellen, ze zijn wel veel lichter, flexibeler, en dus makkelijker en goedkoper te verwerken in daken dan gewone zonnecellen (welke wel een grotere efficiëntie-conversie genieten). Vooral commerciële projecten (dat wil zeggen, geen woonhuizen maar bedrijfsruimtes), een markt die met 50% per jaar groeit en waar in vrijwel overal de subsidies groter zijn dan voor zonne-energie van aparte installaties op de grond is een uiterst interessant segment voor ENER.
(bron: www.wallstreetnet.be 15-12-2008)



Plastic zonnecellen
In plaats van het dure silicium te gebruiken, kan men nu ook zonnecellen maken van plastic (polymeren). In Denemarken is inmiddels de 1e centrale gebouwd, die op plastic zonnecellen werkt: Riso DTU. Gebouwd door het Riso lanoratorium voor duurzame energie, in samenwerking met de bedrijven Mekoprint en Gaia Solar. De prijs van plastic zonnecellen is dramatisch gedaald van € 4500 per watt in juni 2008 tot € 15 eind maart 2009. Men verwacht eind 2009 een prijs van € 4. (bron: FD, 2-5-2009die Alpha Galileo citeert)


3D zonnecel levert significant meer energie

3D-zonnecellen

Foto:  Thinkstock

 

’s Werelds eerste 3-dimensionale zonnecel blijkt significant meer elektriciteit te produceren dan vooraf werd gedacht.

Het bedrijf Solar3D kondigde 5-9-2012 aan dat zij ’s werelds eerste 3D zonnecel hebben ontwikkeld en getest. Het nieuwe model is gemaakt van silicium en blijkt onder dezelfde omstandigheden 2,5 keer zoveel elektriciteit op te wekken als traditionele zonnecellen.
Traditionele zonnecellen bestaan uit één of meerdere dunne laagjes die een deel van het zonlicht dat er op schijnt omzetten in elektriciteit. Tot 30 procent van het zonlicht wordt echter weerkaatst en nog meer gaat verloren in het materiaal van de zonnecellen.

De 3D zonnecel is echter opgebouwd uit kamertjes van nog geen millimeter groot. Het licht dat hierin binnendringt, wordt door de wanden van zo’n kamertje herhaaldelijk weerkaatst. Bij elke weerkaatsing wordt een beetje elektriciteit opgewekt, tot uiteindelijk vrijwel al het zonlicht is omgezet in energie.
Daarbovenop kan de nieuwe zonnecel dankzij de opbouw van de kamertjes de hele dag door licht opvangen op alle dagen van het jaar. Dit in tegenstelling tot traditionele zonnecellen die sterk afhankelijk zijn van de stand van de zon.

De makers verwachtten, op basis van computermodellen, dat de verhoogde efficiëntie en de extra tijd per dag dat de zonnecel te gebruiken is, maximaal zou leidden tot een verdubbeling van de hoeveelheid energie ten opzichte van een traditionele zonnecel.
Tijdens het testen van het prototype kwamen ze er echter achter dat er minimaal een toename van 150 procent mag worden verwacht.
Jim Nelson, CEO van het bedrijf verwacht dan ook dat zonne-energie dankzij de nieuwe zonnecellen minstens 50 procent goedkoper zal worden. Nadat de zonnecellen nog enkele tests hebben doorlopen hoopt Nelson dat ze eind 2013 klaar zullen zijn voor de verkoop.

Bron:  NU.nl/Bitsofscience.org , 5 september 2012 (met dank aan Saskia Sannen die deze info via Facebook communiceerde).



world's largest onsite uswer-owned solar array

In Maiden, N.C., the world's largest onsite user-owned solar array. Click to enlarge. Photo: Apple Inc.


Beleggen in zonnecel-productiebedrijven

Met dunnen film technologie:
- ENER = Energy Conversion Devices, ticker ENER; Lees een uitgebreid artikel over dit bedrijf:: techniek, toepassingen, groei, winstcijfers, financiële situatie en beleggingsadvies.
- First Solar


Overige links naar bedrijven:

Evolution Solar Corp. is an emerging leader and provider of leading edge alternative solar energy strategies: zie evolutionsolar.com

Lees verder op onze pagina's:
- zonne-energie
- zonne-energiecentrales
- zonnepanelen bij huis
- zonnepanelen op de boerderij
- Zoninvest


U bent hier: inhoudsopgave - zonne-energie - zonnecellen
Google
 
Web www.hugovandermolen.nl

Deze website is een activiteit van Van der Molen Financial Services, Copyright 2007 e.v.

Mail ons uw commentaar, aanvullingenen en correcties !