Bron: clean-energy-ideas.com
Als je je ooit hebt afgevraagd welke materialen op zonnepanelen worden gebruikt, dan is dit artikel iets voor jou. We bekijken de verschillende materialen die gebruikt worden om zonnecellen te produceren. Dit omvat zowel de grondstoffen als alle synthetische additieven waar een zonnepaneel van is gemaakt.
Hoewel de materialen zullen variëren tussen verschillende fabrikanten van zonnepanelen, geeft dit artikel u een goed algemeen begrip van de materialen die u kunt verwachten in de zonne-energie-industrie als geheel.
Frame materialen
Frames zijn een belangrijk kenmerk in het ontwerp van een zonnepaneel. Ze helpen om verschillende componenten bij elkaar te houden, bieden bescherming tegen de elementen en helpen de duurzaamheid te verbeteren. De meeste zonnepaneelframes zijn gemaakt van geanodiseerd of gepoedercoat aluminium.
Geanodiseerde aluminium zonnepaneelframes
De meeste hoogwaardige zonnepanelen zijn voorzien van een geanodiseerd aluminium frame en het gebruik van dit materiaal heeft tal van voordelen. Het belangrijkste is dat het de mogelijkheid heeft om meer warmte te reflecteren, waardoor de algehele conversie-efficiëntie van een zonnecel wordt verbeterd.
Geanodiseerd aluminium is ook gemakkelijk te onderhouden. U kunt het periodiek reinigen om het uiterlijk te herstellen. Het materiaal wordt niet beïnvloed door zonlicht en is vaak beter bestand tegen krassen dan gepoedercoate alternatieven.
De belangrijkste nadelen van geanodiseerde aluminium zonneframes zijn dat ze in slechts één kleur komen - zilver. Dit kan een uitdaging vormen voor architecten en zonnepanelenbedrijven wanneer ze zonnepanelen proberen te mengen in de algehele esthetiek van een gebouw.
Gepoedercoate zonnepaneelframes
Zonnepanelen bestaande uit een gepoedercoat aluminium frame zijn ideaal voor diegenen die stijl verkiezen boven functie. De meeste frames van dit type zijn verkrijgbaar in zwart en passen beter bij donkere dakpannen. Ze kunnen echter in een grote verscheidenheid aan kleuren worden geleverd om te passen bij verschillende elementen van een nieuw of bestaand gebouw. U kunt zelfs een glanzende, matte of satijnen afwerking bereiken met de poedercoatingtechniek.
Het belangrijkste nadeel van gepoedercoate zonneframes is dat ze gemakkelijker krassen dan hun geanodiseerde alternatieven. Het voordeel hier is echter dat u gepoedercoate materialen kunt repareren, in tegenstelling tot krassen op geanodiseerde aluminium frames.
Dragermateriaal
Rugmaterialen zijn een belangrijk onderdeel in het ontwerp van een zonnepaneel. Hun belangrijkste functie is om de efficiëntie te verhogen door betrouwbare elektrische geleidbaarheid aan te bieden. Vanuit veiligheidsoverweging bieden ze, door het paneel te helpen isoleren, ook bescherming tegen elektrische schokken.
We noemen zonnepaneelrug steunen fotovoltaïsche backsheets. Deze bestaan vaak uit een aantal verschillende materialen die samen zijn gelamineerd om hoogwaardige eigenschappen te leveren. Deze materialen kunnen aanzienlijk verschillen tussen fabrikanten.
Zonnecelmaterialen
Zonnecellen zijn misschien wel het belangrijkste kenmerk van een zonnepaneel. Het is de zonnecel die verantwoordelijk is voor het omzetten van zonlicht in elektriciteit door het fotovoltaïsche effect. Laten we nu eens kijken naar de verschillende materialen die worden gebruikt om zonnecellen te maken.
Kristallijne siliciumcellen
Zonnecellen gemaakt van silicium zijn de meest populaire keuze voor de huidige zonnepanelen. We kunnen kristallijn silicium (c-Si) in verschillende categorieën scheiden op basis van de kristalgrootte van de resulterende siliciumwafel die in een zonnecel wordt gebruikt. De twee meest populaire categorieën van c-Si zijn als volgt:
Polykristallijn Silicium– Ook bekend als 'multikristallijn silicium', is dit type fotovoltaïsche zonnecel de meest voorkomende. Vanwege de populariteit en een efficiënter productieproces (met gesmolten silicium) zijn zonnepanelen met dit type cellen vaak het goedkoopst om te kopen.
Monokristallijn Silicium– Dit is een zeer efficiënt type zonnecel dat wordt gebruikt in premium zonnepanelen. Ze bieden over het algemeen meer vermogen dan concurrerende producten, maar zijn veel duurder. Zonnepanelen met monokristallijne siliciumcellen hebben een onderscheidend patroon van kleine witte diamanten. Dit komt door de manier waarop de wafels worden gesneden.
Dunne filmcellen
Zonnepanelen met dunne film zonnecellen komen minder vaak voor dan kristallijne siliciumalternatieven. Hoewel ze meestal goedkoper zijn, zijn hun prestaties niet zo goed als c-Si-technologie. Een voordeel van dunne filmcellen is dat ze flexibel zijn en daardoor iets duurzamer.
Recente verbeteringen in dunne filmtechnologie hebben geholpen om het gat te dichten, waarbij sommige dunne filmcellen nu beter presteren dan polykristallijne siliciumcellen. De technologie is echter nog ver weg van die van een monokristallijne siliciumcel.
De meest populaire materialen in dunne film zonnecellen zijn als volgt:
Amorf Silicium– Dit is een populair materiaal dat veel wordt gebruikt op dunne film zonnecellen. Het gebruikt ongeveer 1% van het silicium dat een traditionele kristallijne siliciumcel bevat, waardoor het aanzienlijk goedkoper is.
Cadmium Telluride– Cadmium zonnecellen zijn het enige dunne filmproduct dat heeft geconcurreerd met de prestaties van monokristallijne siliciumcellen. Het nadeel van dit materiaal is dat het zeer giftig is, wat zorgen baart over de verwijdering van oude cadmiumcellen.
Koper Indium Gallium Selenide (CIGS)– Dit is de derde mainstream dunne film zonnecel technologie. Als we dit vergelijken met kristallijn silicium, kunnen CIGS-cellen tussen de 80 en 160 keer dunner zijn.
Antireflecterende coatings
Om het rendement van een zonnecel te helpen verbeteren, wordt vaak een speciale coating aangebracht die helpt om reflectie te verminderen. Antireflecterende coatings zorgen ervoor dat fotovoltaïsche cellen in de zon meer licht kunnen absorberen en daardoor de efficiëntie kunnen verhogen.
Siliciumnitride is vaak het materiaal bij uitstek voor antireflecterende zonnecelcoatings. Het wordt aangebracht als een film boven de cel en is verkrijgbaar in verschillende diktes. U kunt meer te weten komen over antireflecterende coatings voor silicium zonnecellen oppveducation.org.
Andere opmerkelijke materialen
De algehele constructie van een zonnepaneel bevat ook een verscheidenheid aan andere opmerkelijke materialen. Deze omvatten het volgende:
glas– Wijd gebruikt in het ontwerp van zonnepanelen, is het glas boven conventionele siliciumzonniumcellen te vinden. Met dunne-filmtechnologieën worden de cellen meestal ingeklemd tussen twee ruiten. Dit is een van de belangrijkste nadelen van dunne-filmtechnologieën in die zin dat de extra laag glas het totale gewicht van het paneel aanzienlijk kan verhogen.
koper– U vindt koper in verschillende componenten van een zonnepaneel. Het kan in alles worden gebruikt, van draden (inclusief aardingskabels) tot omvormers die gelijkstroom omzetten in WISSELSTROOM.
plastic– Kunststof is een veel voorkomend kenmerk van een zonnepaneel. Het kan worden gebruikt om aansluitdozen te huisvesten die vaak aan de onderkant van een zonnepaneel te vinden zijn. Aansluitdozen bieden een eenvoudige manier om meerdere panelen met elkaar te verbinden om één systeem te vormen.
Gevaarlijke materialen gebruikt op zonnepanelen
Sommige materialen die worden gebruikt om zonnepanelen te maken, kunnen gevaarlijk zijn voor zowel onze gezondheid als het milieu. Hoewel niet ideaal, worden giftige stoffen soms gebruikt om de efficiëntie en duurzaamheid van zonne-energiesystemen te verbeteren. De volgende tabel beschrijft enkele van de gevaarlijke materialen die op een zonnepaneel te vinden zijn.
| Materiaal/Samenstelling | Doel/gebruik |
|---|---|
| Cadmium Telluride | Gebruikt als de belangrijkste verbinding in cadmium dunne-film technologie. Als veilig beschouwd als eenmaal in gebruik, maar kan een uitdaging vormen bij de productie en verwijdering van cadmium zonnecellen. |
| Koper Indium Gallium Selenide (CIGS) | Deze chemische stof is giftig voor de longen, maar wordt gebruikt als de belangrijkste verbinding in CIGS dunne film zonnecellen. |
| Antivries | Soms gevonden op thermische zonne-energiesystemen om te voorkomen dat vloeistoffen bevriezen in koudere klimaten. |
Zoals u zult zien, hebben de meeste van de bovenstaande alleen betrekking op dunne-film zonnetechnologieën. Traditionele siliciumzonnecellen worden als veilig beschouwd, maar de productie van die cellen produceert siliciumtetrachloride - een zeer giftig bijproduct dat schadelijk is voor planten en dieren. Fabrikanten moeten maatregelen nemen om de hoeveelheid siliciumtetrachloride die vrijkomt in de omgeving te verminderen.
Hoewel het niet te ontkennen valt dat zonnepanelen hun eigen milieuproblemen met zich meedragen, is het gebruik van de zon als energiebron nog steeds een van de beste dingen die we voor het milieu kunnen doen.
Samenvatting van de bovenstaande materialen
Bij de productie van zonnecellen zijn veel verschillende materialen betrokken. Veel van deze zijn exotisch en hebben alleen bekendheid verworven door de opkomst van de zonne-energie-industrie.
De werkelijke lijst van materialen in een zonnepaneel wordt voornamelijk bepaald door het type zonnecellen dat het bevat. Zoals we in dit artikel hebben uitgelegd, kunnen dit zonnecellen op basis van silicium of dunne filmcellen zijn die verschillende materialen gebruiken. Deze kunnen cadmium telluride of koper indium gallium selenide (kort gezegd CIGS) omvatten.
