Het rendement van zonnecellen is cruciaal voor het rendement van fotovoltaïsche energie. In deze gids leert u hoe rendement wordt gedefinieerd en welke PV-modules het hoogste rendement behalen.
Het artikel behandelt deze vragen:
Vergelijk nu fotovoltaïsche aanbiedingen en bespaar 30%!
Neem 60 seconden de tijd en vul een kort formulier in. Wij brengen u in contact met maximaal vijf geverifieerde gespecialiseerde bedrijven uit uw regio. De vergelijking is gratis en vrijblijvend voor u.
Wat is het rendement van een zonnecel?
Het rendement van een zonnecel geeft aan welk percentage van de zonnestraling in elektriciteit kan worden omgezet in elektriciteit. Het is dus een indicator voor de prestaties van een zonnecel. Hoe hoger het rendement, hoe meer elektriciteit de cellen kunnen omzetten. Monokristallijne zonnecellen hebben gewoonlijk een hoger rendement dan polykristallijn.
De efficiëntie wordt echter gemeten onder bepaalde testomstandigheden. De werkelijke prestaties van een PV-module kunnen hier dus van afwijken, zowel naar beneden als naar boven.
Het rendement is slechts een van de vele factoren die de prestaties van zonnepanelen beïnvloeden. Andere zijn de plaats van installatie, de dakhelling, schaduw en de grootte van de PV-module. Een zonnepaneel van 400 watt heeft dus niet noodzakelijk een hoger rendement dan een paneel van 300 watt. In de regel is het gewoon groter.
Zonnecelefficiëntie: Beste lijst
In de volgende tabel hebben wij een overzicht gemaakt van alle soorten zonnecellen en hun gemiddelde rendement. De meest gebruikte zonnecellen in de particuliere sector zijn polykristallijne en monokristallijne cellen. Dunne-filmcellen worden iets minder vaak gebruikt. Organische zonnecellen en CIGS-cellen worden nauwelijks gebruikt.
Rendement: monokristallijne zonnecellen
Gemiddeld halen monokristallijne zonnecellen een rendement van 18 tot 24%. De naam monokristallijn verwijst naar het feit dat de cellen uit slechts één (mono) siliciumkristal bestaan. Dit kristal is verantwoordelijk voor de donkerblauwe tot zwarte kleur van de cellen. Het fabricageproces van één kristal is zeer complex, en daarom zijn monokristallijne PV-modules duurder dan polykristallijne.
Monokristallijne PV-modules met het hoogste rendement
In de volgende tabel vindt u een overzicht van geselecteerde fabrikanten van zonnepanelen die monokristallijne zonnepanelen met een rendement van meer dan 20% produceren.
We hebben ook tal van fabrikanten en PV-modules onder de loep genomen en in onze test vergeleken. Kijk eens!
Rendement: polykristallijne zonnecellen
Polykristallijne zonnecellen bereiken een rendement van 15 tot 20 %.. De zonnecellen zijn gemaakt van verschillende (poly)silicium kristallen vervaardigd. Polykristallijne cellen hebben een karakteristieke blauwe kleur. Het fabricageproces wordt gekenmerkt door het gebruik van verschillende silicium kristallen wat makkelijker. De PV-modules zijn daarom in het middensegment geprijsd.
Efficiëntie: Dunne-film zonnecel
Dunne-film zonnecellen hebben een rendement van ongeveer 10 tot 15 %.. Hun speciale kenmerk is dat ze extreem dun en flexibel zijn. De productie van dunne-filmcellen is veel eenvoudiger dan die van kristallijne cellen. Het silicium wordt gewoon met damp afgezet of bedrukt. De prijs van dunne-film zonnecellen is dus lager.
Het rendement van een zonnecel is niet gelijk aan de Rendement van het zonnepaneel of zelfs het hele systeem. De installatie van de zonnecellen in een module resulteert in zgn. Overgangsverliezen. Verliezen worden ook veroorzaakt door andere onderdelen van het PV-systeem, zoals kabels en omvormers. Het rendement van een zonnecel heeft uitsluitend betrekking op het vermogen van een cel.
Hoe wordt het rendement van zonnecellen berekend?
Het rendement van zonnecellen wordt berekend door de opgewekte zonnestroom te delen door de geleverde energie, d.w.z. de instraling van de zon. De omzetting van energie resulteert altijd in Verliezen door wrijving en warmte. Hoe lager de verliezen, hoe hoger het rendement. Het rendement kan echter nooit 1 (100 %) zijn.
Hoe wordt het rendement van een zonnecel gemeten?
Om de prestaties van zonnecellen zinvol te kunnen vergelijken, moeten sGestandaardiseerde testomstandigheden (STC) ingevoerd. STC staat voor Standaard testvoorwaarden en beschrijft een vermogensmeting bij 1000 watt bestraling, 25 °C celtemperatuur en een luchtmassa van 1,5.
Deze voorwaarden zijn echter Laboratoriumomstandighedendie niet echt dicht bij de praktijk staan. In werkelijkheid ligt het rendement van PV meestal iets lager. Dit komt door verschillende beïnvloedende factoren.
Om realistischer omstandigheden weer te geven, heeft men daarom de NOCT-voorwaarden ingevoerd.
NOCT betekent Nominale bedrijfsceltemperatuurd.w.z. de temperatuur van de cellen bij normale werking. Deze voorwaarden staan veel dichter bij de werkelijkheid. De voorwaarden omvatten:
- Temperatuur van een lentedag in Midden-Europa: 20°.
- Bedrijfstemperatuur van een lentedag: 45°
- Zonnestraling op een zuidelijke zomerdag: 800 W/m²
- Een lage windsnelheid van 1 m/s
- Straling van een schuine ochtend- of middagzon
- Elektrisch stationair draaien van het systeem
Bij de goedkeuringstest van een PV-systeem worden ook de NOCT-waarden gemeten. Zonnecentrales met de RAL-GZ 966 keurmerk moet de prestatiegegevens van de NOCT-waarden op het gegevensblad van de module vermelden.
Factoren die het rendement van zonnepanelen beïnvloeden
Zonnestraling
Hoe hoger de instraling op de zonnecellen, hoe meer elektrische energie wordt verkregen. In Duitsland bedraagt de gemiddelde zonnestraling 1.000 kWh per jaar. Het is iets lager in het noorden en hoger in het zuiden.
Met de Temperatuur is het helaas andersom. Hoe meer de zonnecellen opwarmen door een hoge omgevingstemperatuur en sterke zonnestraling, hoe lager hun rendement wordt. Dit kan alleen worden tegengegaan door een goede ventilatie van de zonnepanelen aan de achterkant of door koeling.
Uitlijning
De oriëntatie van de fotovoltaïsche modules naar het zuiden levert de hoogste zonneopbrengst op, omdat de zonnestraling daar het sterkst op de zonnecellen valt. Afwijkingen naar het zuidoosten of zuidwesten verminderen de opbrengst slechts minimaal. En fotovoltaïsche panelen aan de noordzijde leveren ook aanvaardbare PV-opbrengsten op met de juiste dakhelling.
Veroudering
Na verloop van tijd verliezen zonnecellen vermogen. Dit verlies wordt ook wel Afbraak heet degradatie. Over een periode van 20 tot 25 jaar is de degradatie van kristallijne zonnecellen ongeveer 10 tot maximaal 15 %.
Schaduw
Als een deel van de zonnecellen in de schaduw ligt, vermindert dit de opbrengst van het gehele zonnepaneel. Zelfs een klein schaduwrijk gebied kan de elektriciteitsopbrengst verminderen met 10 % verminderen per module.
Fotovoltaïsche cellen werken in principe ook in de schaduw. Vooral als het dakoppervlak slechts af en toe in de schaduw ligt, is dat geen reden tot bezorgdheid. Moderne zonnepanelen hebben zogenaamde bypass diodes die de stroom in het paneel kunnen omleiden. Dit resulteert in minder vermogensverlies. Als permanente schaduw niet kan worden voorkomen, kunnen ook PV-vermogensoptimalisatoren uitkomst bieden. Hiermee kan de elektriciteitsopbrengst tot 25% worden verhoogd.
Luchtkwaliteit
Bij diffuus licht of zelfs bij mist wordt de zonnestraling meer verstrooid. Daardoor bereikt een kleiner deel van de directe zonnestraling de zonnecellen. De opbrengst is navenant lager.
Lichtspectrum
Zonlicht bestaat uit verschillende lichtspectra. Zonnecellen kunnen slechts een klein deel van het lichtspectrum van zonlicht omzetten. Om die reden daalt het rendement van fotovoltaïsche cellen doorgaans nooit hoger dan 24 % uit.
Is het rendement van de zonnecel bepalend voor de prestaties van het PV-systeem?
Nee, het rendement is niet bepalend voor de prestaties van het PV-systeem. Het is een van verschillende factorendie dit bepalen. Als uw huis een groot dakoppervlak heeft, kunt u ook een hoog rendement behalen met polykristallijne zonnepanelen – die een relatief laag rendement hebben.
Standaardmodules hebben een vermogen tussen 320 en 360 Watt piek (Wp). Hoog vermogen modules zijn tussen 400 en 500 Wp. Deze waarden worden bereikt door een samenspel van het soort materiaal, de gebruikte technologie, de grootte van het zonnepaneel en ook het rendement.
Voorbeeld:
Als uw dakoppervlak groot genoeg is om tien 350 Wp-modules te installeren, heeft het systeem theoretisch een vermogen van van 3,5 kWp.
Kunt u 15 modules op het dak, zal uw systeem ongeveer 5,2 kWp hebben. Zelfs als u een 320 Wp-module kiest, hebt u nog steeds een krachtiger Fotovoltaïsche panelen met 4,8 kWp. De dakgrootte is dus bepalend voor de mogelijke opbrengst van uw PV.
In werkelijkheid spelen de oriëntatie en helling van de modules, de locatie, de mate van degradatie en de verliezen door omvormers en bekabeling allemaal een doorslaggevende rol. Dit betekent dat de prestaties van een PV-systeem afhangen van vele factoren en niet alleen van één.
Rendement van zonnecellen in de winter
In de winter, de Zonnestraling is aanzienlijk lager dan in de andere seizoenen. Bijgevolg wordt het rendement van een PV-systeem ook verminderd. In de zomermaanden kan een fotovoltaïsche opbrengst van 100 tot 150 kWh per kWp worden bereikt. In de winter daarentegen is het maar net onder 15 tot 25 kWh/kWp. Over het hele jaar genomen ligt het gemiddelde dus net onder de 1.000 kWh/kWp.
Rendement van zonnecellen bij diffuus licht
Zonlicht bestaat uit direct licht en diffuus licht, dat door de atmosfeer wordt verstrooid. In Duitsland maakt diffuse straling bijna de helft van het zonlicht uit. Als het bewolkt is, is het aandeel diffuus licht nog groter. Afhankelijk van de mate van bewolking wordt het vermogen van het PV-systeem dus verminderd met 60-80 % verminderd.
Sommige zonnepanelen kunnen beter tegen diffuus licht dan andere. Dunne-filmcellen hebben over het algemeen een effectievere Gedrag bij weinig licht dan kristallijne cellen.
Rendement van zonnecellen in de schaduw
Een fotovoltaïsch systeem werkt ook in de schaduw. De opbrengst is echter aanzienlijk lager. Als een deel van het zonnepaneel of zelfs het hele paneel in de schaduw ligt, vermindert dit de opbrengst van alle modules in de rij. Om dit te voorkomen hebben moderne PV-modules zgn. Bypass diodes.
De bypass diodes verdelen het zonnepaneel in twee of drie delen. Als een deel van het zonnepaneel in de schaduw ligt, schakelen de bypass-dioden het uit. Dit zorgt ervoor dat de rest van de module en ook van de string nog steeds de volledig huidig rendement genereren.
Bypass diodes aan het werk
Record: nieuwe zonnecellen met 47,6% rendement
Sinds twee jaar werkt het Fraunhofer-instituut voor zonne-energiesystemen aan het project “50 procent wordt onderzocht. Het doel is zonnecellen met een rendement van 50%. De nieuwste zonnecel uit onderzoek heeft een rendement van 47,6 %. Het is een complex Tandem zonnecelmet verbeterde contacten en een vierlaagse antireflectiecoating. Hierdoor kan de zonnecel een breder spectrum aan zonlicht opvangen.
Conclusie
Het rendement van zonnecellen geeft aan hoe goed de cellen zonlicht kunnen omzetten in elektrische energie. Op de Totale opbrengst van het fotovoltaïsche systeem heeft dit slechts een beperkte invloed. Dit wordt voornamelijk bepaald door de omvang ervan. Factoren zoals de locatie, de oriëntatie van de module en het weer spelen ook een rol.
Als u in een enigszins bewolkte regio woont, kan het de moeite waard zijn om modules met een goede Prestaties bij weinig licht. In ieder geval is het de moeite waard om de aanbiedingen te vergelijken voordat u voor een zonnesysteem kiest. Als u onderstaand formulier invult, brengen wij u in contact met maximaal vijf zonne-installateurs uit uw regio – gratis en vrijblijvend. U kiest het beste aanbod en bespaart tot 30 procent.