Dit zijn de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van zonnepanelen

  • Categorie: Zonnepanelen
  • 24 augustus 2022
  • Geschreven door: René Dekker
zonnepanelen ontwikkelingen

Zonne-energie, het lijkt de meest duurzame oplossing om af te komen van energie die je haalt uit fossiele bronnen zoals olie en gas. Je kunt energie opwekken met zonneboilers en met een nog veel bekender artikel: het zonnepaneel. Het laatste decennium is de prijs van zo’n zonnepaneel met bijna 40% gedaald. De investering om zonne-energie in stroom om te zetten wordt dus steeds lager.

Het begin

Alleen is dat zonnepaneel in allerlei laboratoria nog steeds een testbron. Want nu kan een zonnepaneel ongeveer 15-20% van al het zonlicht dat erop valt, omzetten in elektra. Dat rendement lijkt relatief weinig. Zeker als je beseft dat de eerste zonnecel al in 1883 ‘het licht zag’. Hoewel die nog maar een rendement van 1% had. In de jaren vijftig van de vorige eeuw versnelden de ontwikkelingen om goede zonnecellen te maken. Het rendement steeg naar zo’n 6%. De oliecrisis in de jarenzeventig (autoloze zondag) zorgde ervoor dat de overheid meer geld stak in onderzoek naar hernieuwbare energie. Zonne-energie, bijvoorbeeld. Dat werd toen nog alternatieve energie genoemd.

Vier soorten zonnepanelen

Rond de eeuwwisseling (zo’n dikke twintig jaar terug, dus) kreeg zonne-energie stapsgewijs nog meer aandacht. Het rendement van zonnecellen werd elk jaar met ca. 0,8% beter. Nu hebben zonnecellen in een monokristallijn zonnepaneel al zo’n 18% aan rendement. De duurdere panelen tikken zelfs al meer dan 20% aan. Het onderzoek naar nieuwe panelen en het combineren van verschillende technieken gaat gewoon door. Maar welke soorten zonnepanelen zijn er eigenlijk nu op de markt?

  • monokristallijn paneel; zeer hoog rendement
  • polykristallijn paneel; goed rendement
  • amorf paneel; laag rendement (voor bussen, zeilboten, e.d.)
  • glas-glas paneel; zeer hoog rendement

Dit zijn op dit moment de vier soorten fotovoltaïsche zonnepanelen die in Nederland te koop zijn. Heb je niet veel dakruimte voor zonnepanelen? Dan zijn de vrij dure monokristallijne panelen een oplossing. Heb je een enorme schuur waar je veel panelen op kwijt kunt? Dan kun je qua kosten het best voor polykristallijn gaan. Je ziet het verschil tussen beide panelen op de daken terug. De monokristallijne zijn zwart of in elk geval donker van kleur; de polykristallijne hebben een meer blauwe kleur.

Teruglopend rendement is onvermijdelijk

Dat rendement van zonnepanelen blijft overigens niet altijd zo hoog. Na tien jaar heeft een zonnepaneel nog maar 90% van haar oorspronkelijke capaciteit. En na twintig jaar is dat verder teruggelopen tot 80%. Zoals alle materiaal gaat ook een zonnepaneel achteruit; alleen gebeurt dat wel langzaam.

Zonnepanelen met perovskiet?

Helaas gaat dit artikel niet vertellen dat we over vijf jaar op 80% rendement zitten. En dat voor zonnepanelen met prijzen die dan gehalveerd zijn. Sprookjes bestaan niet. TNO meent dan het maximaal te behalen rendement zo rond de 26% gaat uitkomen. De ontwikkelingen van steeds beter rendement nemen af omdat de zonnecellen niet onbeperkt het zonlicht kunnen omzetten. De weg naar die 26% gaat via veel onderzoek en materiaalcombinaties. Zo zijn tegenwoordig zonnecellen van perovskiet in beeld gekomen. Daar heb je als consument nu nog weinig aan want pas na jaren komen die eventueel in productie. Dus heb je nu beslist zonnepanelen nodig, dan ga je niet nog tien jaar wachten op sterk verbeterde panelen.

Wondermiddel voor nieuwe zonnepanelen?

Perovskiet kreeg voor het eerst grip op de zonnecel in 2009. Voor de introductie van perovskiet werden de meeste zonnepanelen gemaakt van kristallijn silicium. Dat heeft foto-elektrische eigenschappen zodat het geschikt is voor zonnecellen. Perovskiet gaat een geduchte concurrent worden. Dit mineraal vind je overal in de natuur. Het is daarom gemakkelijker te produceren dan de siliciumzonnecellen. Als je perovskiet verwerkt in zonnecellen, kunnen die cellen minder dik en minder groot zijn; en toch hetzelfde rendement leveren; dat betekent dat het rendement per vierkante meter dan een stuk hoger uitpakt. In 2013 werden perovskiet-zonnecellen in het wetenschappelijke magazine Science als een wetenschappelijk doorbraak betiteld. Probleem was alleen dat de perovskieten giftige stoffen (lood) bevatten. En daarom konden ze helaas nog niet in panelen de daken op. Er zijn verder wel veel voordelen aan perovskiet:

  • goedkoop
  • lage materiaalkosten (een dun laagje perovskiet voldoet in een zonnecel)
  • eenvoudig aan te brengen in de zonnecel
  • lage productiekosten

Op naar 34% rendement

Het huidige rendement van zonnepanelen is 16%. Voor 2023 wordt getracht de efficiëntie van zonnepanelen te verhogen naar 18 tot 20%. Als je hierbij optelt dat perovskiet goedkoop is, krijg je waarschijnlijk binnenkort met een nieuwe standaard van zonnepanelen te maken. Dat is goed nieuws maar perovskiet heeft nog meer te bieden. Want het lijkt ook goed op glas te gebruiken of op dunnefilm zonnepanelen (CIGS). Gecombineerd met zonnecellen (kristallijn) belooft dit een uitzonderlijk rendement. De verwachting is dat het rendement gaat stijgen naar 34%. Het onderzoek gaat voort, ook om te kijken hoe het nadeel van perovskiet opgelost kan worden. Het lood dat kan vrijkomen uit perovskiet komt in het milieu terecht en dat moet natuurlijk wel voorkomen worden.

Onbetaalbaar rendement

Er zijn ook al zonnecellen gemaakt die de perovskiet al ver voorbij zijn gegaan. Alleen hebben die een nadeeltje. Waar perovskiet als sterk punt ‘goedkoop’ heeft, zijn die nieuwe zonnecellen onbetaalbaar voor de gewone man. Het rendement is fantastisch, er is al 44,5% afgeslagen. Ze doen hun werk ook al, maar dan in de sector van de ruimtevaart. Het zou zomaar kunnen dat soortgelijke zonnecellen later ook op particuliere daken terecht kunnen komen en dan voor redelijke prijzen. Maar dan zullen je kinderen die kunnen bestellen.

De terugverdientijd wordt korter

De terugverdientijd van zonnepanelen is ook in ontwikkeling. Waar het voorheen 20 of 10 jaar duurde voordat je ‘kiet’ was, ging dat later naar 7 jaar terug. Nu zijn er al zonnepanelen in de handel die je in 4 jaar terugverdient. Natuurlijk heeft een korte terugverdientijd ook te maken met de plaatsing van de panelen. Zijn die op jouw dak perfect georiënteerd op de zon en kunnen ze hun werk zonder schaduw doen? Dan scheelt dat echt in terugverdientijd. Kun je de panelen zelf plaatsen? Dan zijn de kosten lager en ook dat scheelt in terugverdientijd.

Om met iets af te sluiten dat bijna wel zeker is: over een aantal jaren verschijnen er betaalbare zonnepanelen op de markt die een rendement hebben van 30%. We vangen dus toch steeds meer zon op onze daken.