Photovoltaïsche Systemen

Uit Technotheek
Versie door Jet (Overleg | bijdragen) op 30 okt 2012 om 16:08
(wijz) ← Oudere versie | Huidige versie (wijz) | Nieuwere versie → (wijz)
Ga naar: navigatie, zoeken
Photovoltaïsche Systemen
Zonnecellen.jpg
Eigenschappen
Categorie: Componenten
Originele auteur: Wouter Bos en Jord Mulder
Jaar: 2010
Wikipedia link: Zonnecel

Inhoud

Inleiding

Photovoltaïsche Systemen zijn systemen waarmee stroom opgewekt wordt door middel van het laten vallen van licht op een Photovoltaïsch materiaal. In bijna alle gevallen gaat het hier om Zonnecellen.

Beschrijving en eigenschappen

Zonnecellen zijn onder te verdelen zijn in Siliciumkristalcellen, welke ongeveer 85% van het marktaandeel vervullen, en Dunne Film cellen, welke ongeveer 15% van het marktaandeel vervullen. De laatste bestaan voornamelijk uit Cadmium-Telluride cellen.

De Siliciumkristalcellen werken als volgt: Bij een zonnecel wordt gebruikt gemaakt van halfgeleiders. Om van deze plaat Silicium een halfgeleider te maken worden aan beide kanten van de Siliciumplaat onzuiverheden aangebracht.

  • Op de bovenkant van de plaat wordt het Siliciumkristal verrijkt met Fosfor of Arseen. Aangezien deze stoffen 5 elektronen in de buitenste schil hebben tegenover de 4 elektronen van het Siliciumatoom blijft er één elektron over dat geen elektronenpaar vormt. Zo krijgt deze laag een negatieve lading waardoor deze schil ook wel het N-type genoemd wordt.
  • De onderste schil van de Siliciumkristallen plaat wordt verrijkt met Boron of Gallium. Deze atomen hebben slechts 3 elektronen die paren kunnen vormen waardoor deze plaat een positieve lading krijgt. Daardoor wordt deze schil het P-type genoemd.

Een zonnepaneel bestaat uit een groot aantal zonnecellen. Wanneer op dit geheel zon schijnt zullen er onder invloed van deze straling elektronen loskomen op de bovenkant van het paneel. Door het spanningsverschil tussen beide lagen zal er, wanneer deze op elkaar aangesloten worden, een stroom gaan lopen.

Zonnecellen zijn in 3 verschillende types onder te verdelen:

  • Monokristallijn silicium bestaat uit één siliciumkristal en behaalt het hoogste rendement van de drie soorten, maar is relatief duur.
  • Polykristallijn silicium is goedkoper te produceren maar behaalt een lager rendement. Dit wordt veroorzaakt omdat deze soort silicium uit diverse kristallen bestaat, die niet naadloos op elkaar aansluiten.
  • Dunne-film zonnecellen zijn de goedkoopste vorm met het minste rendement en worden gebruikt voor zeer dunne flexibele panelen

Naast Silicium zijn er andere materialen beschikbaar. Deze zonnecellen behalen vaak hoge rendementen (tot 40%). Echter, voor grote schaal zijn deze te duur om toe te passen waardoor deze cellen vaak toegepast worden in de ruimtevaart. Hier wordt d.m.v. lenzen en spiegels de intensiteit van het licht verhoogd.

Toepassingen

De overheersende toepassing van een Photovoltaïsche Systeem is de Zonnecel. Deze worden voor een grote hoeveelheid toepassingen ingezet. Veel voorkomend is het gebruik voor huishoudens. Hier levert de Zonnecel veelal genoeg energie in de Zomer, en hoeft het huishouden alleen in de Winter gebruik te maken van het electriciteitsnet. Verdere toepassingen zijn: Energiecentrales, Satellieten, Apparatuur als Rekenmachines, en in afgelegen gebieden in bijvoorbeeld Africa.

Voordelen

  • Deze vorm van winning van energie is oneindig, in tegenstelling tot bijvoorbeeld de fossiele brandstoffen.
  • Zonne-energie is een milieuvriendelijke energiebron en produceert niet, zoals veel andere bronnen, schadelijke stoffen voor het milieu.
  • De installatie en fabricage van zonnepanelen is relatief eenvoudig.
  • Zonnepanelen zijn makkelijk te onderhouden.
  • Wanneer zonnepanelen aangeschaft worden kan men in veel landen subsidie van de overheid krijgen.
  • Zelfs wanneer het bewolkt is, produceren de panelen energie. Dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld windmolens zonder wind.

Nadelen

  • Geen constante energieproductie. Wanneer de zon niet schijnt, produceren de panelen aanzienlijk minder energie.
  • Zonnepanelen nemen veel ruimte in. Om deze reden worden ze vaak op daken geplaatst.
  • Panelen zijn vrij duur, ondanks de subsidies. Voordat aangeschafte panelen terugverdiend zijn, zijn er enkele jaren verstreken.

Milieuaspecten

Photovoltaïsche Systemen leveren duurzame energie. Bij een levensduur van langer dan 15 jaar betalen ze zichzelf helemaal terug qua investering, en leveren ze “gratis” energie. Het hoofdelement, Silicium, is compleet klimaat-neutraal. Dit is namelijk de meest voorkomende stof op aarde. De stoffen gebruikt in zonnecellen zijn echter niet allemaal onschadelijk. Cadmium uit de Dunne Film-cellen is een zeer schadelijke stof. De grootste leveranciers van Zonnecellen hebben echter een eigen Recycling-proces waarmee 95% van de oude/kapotte Zonnecellen opnieuw gebruikt worden.

Leveranciers en kenniscentra

Bronnen

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen