Milieu: milieunieuws, milieukennis, milieuprofessional

Een zonnecel (of: foto-voltaïsche cel, afgekort: PV-cel) is een instrument dat de stralingsenergie van de zon omzet in elektrische energie.

Relevantie
De toepassing van PV-cellen zorgt er in het kader van duurzame energie voor dat het gebruik van fossiele energiebronnen wordt verminderd.

Uitwerking
Zonnestraling kan op meerdere manieren worden omgezet. De meest toegepaste manieren zijn:

• Fotovoltaïsche omzetting door middel van PV-cellen (photo-voltaïsche cellen)
• Thermische omzetting, doorgaans met zonneboilersystemen

Het werkingsprincipe van een zonnecel is fotovoltaïsche omzetting. Hierbij wordt een fotonenstroom (licht) direct omgezet in elektriciteit.

De meeste zonnecellen zijn gemaakt op basis van silicium of germanium als halfgeleider. Een halfgeleider heeft de eigenschap dat wanneer er licht op valt, elektronen een hogere energie krijgen waardoor er een spanningsverschil ontstaat tussen de twee contacten van de zonnecel. Het silicium bestaat uit twee lagen, de zogenaamde N-laag en P-laag. Het verschil in de twee lagen ontstaat door chemische toevoegingen. Hierdoor ontstaat een spanningsverschil over het scheidingsvlak. Onder invloed van licht worden er extra elektronen in de zonnecel losgemaakt. Door een elektrische verbinding tussen beide lagen te maken, ontstaat een elektrische stroom.

Zonnecellen zijn meestal aan elkaar gekoppeld in een zonnepaneel. In zonnepaneel zijn de cellen tegen weersinvloeden beschermd. Clustering van een aantal zonnepanelen vormt een zogenaamd PV-systeem. De PV-systemen kunnen gebruikt worden voor:

• autonome toepassing
• (elektriciteits-)netgekoppelde toepassing.

Autonome PV-systemen zijn systemen die volledig op zichzelf, dus los van het elektriciteitsnet functioneren. Netgekoppelde PV-systemen zijn gekoppeld aan het elektriciteitsnet. De gelijkspanning wordt door middel van een omvormer omgezet naar de juiste wisselspanning. De overproductie van elektriciteit uit het PV-systeem wordt afgestaan aan het elektriciteitsnet. Wanneer er meer elektriciteit verbruikt wordt dan het PV-systeem produceert, dan wordt het tekort aangevuld vanuit het elektriciteitsnet.

De terugverdientijd van de investering in een PV-systeem ligt momenteel tussen de 10 en 15 jaar, terwijl zonnepanelen een levensduur hebben van zo'n 25 jaar.

Gerelateerde factsheets
Duurzame energie
Zonneboiler

Link
Energieonderzoek Centrum Nederland
Rijksoverheid