De werking van een zonnecel

Zonnepanelen bestaan uit zonnecellen. In de zonnecellen vindt het fotovoltaïsche proces plaats, waardoor elektriciteit wordt opgewekt. De zonnecel is een klein – meestal vierkant – plaatje, gemaakt van halfgeleidermateriaal, bijvoorbeeld silicium (zand). Een zonnecel bestaat uit een aantal lagen. De bovenste laag van de zonnecel is blauw. Dat is een anti-reflectielaag, die verhindert dat er nuttige zonne-energie door reflectie verloren gaat.

Bovenop de zonnecel zijn een aantal dunne grijze lijntjes zichtbaar. Dat zijn de contactstroken, gemaakt van metaal: het voorcontact. De bodem van de zonnecel is geheel bedekt met een dun metalen laagje: het achtercontact. Voor- en achtercontact zorgen voor de geleiding en afvoer van de zonnestroom. Tussen voor- en achtercontact zit het wafeltje silicium: het hart van de zonnecel. Het is een heel dun plaatje van ca. 0,1 mm. Het silicium is zo bewerkt dat de bovenkant van de zonnecel de negatieve elektrische eigenschappen krijgt en de onderkant positieve. Tussen negatief en positief ligt een scheidingslaag. Zodra het plaatje wordt belicht,komt onder de scheidingslaag een proces op gang: het zonlicht vormt paren positieve (p) en negatieve (n) deeltje, die in de scheidingslaag worden gescheiden. Deze laag – die de p-n overgang wordt genoemd – laat wel de negatieve deeltjes door naar de bovenkant, maar houdt de positieve tegen. Zo ontstaat er een spanningsverschil tussen de bovenkant en de onderkant van de zonnecel. Er ontstaat een elektrische stroom als ‘plus’ en ‘min’ met elkaar worden verbonden. Dat gebeurt doordat het systeem wordt gekoppeld aan het elektriciteitsnet of een accu, of doordat er een elektrisch apparaat op aangesloten wordt.

Tegenwoordig zijn er ook zonnecellen die aan de voorzijde geen contactstroken meer hebben; daar ontbreken dus de dunne lijntjes. Zowel de contacten voor de ‘plus’ en de ‘min’ bevinden zich dan aan de achterzijde. Omdat het hele oppervlak van de zonnecel zonlicht kan opvangen, is het rendement van deze zonnecellen hoger.

Zonnecellen werken zolang het licht is, dus ook als het bewolkt weer is. Ze leveren natuurlijk wel de meeste elektriciteit als de zon volop schijnt. In een zonnepaneel zijn zonnecellen in een frame samengevoegd.