Techniek Zonnepanelen

Technische zaken

Zonnepanelen en omvormers zijn producten met veel onbegrijpelijke specificaties. Wij zullen deze technische termen voor u proberen begrijpelijk te maken wat er wellicht voor kan zorgen dat u de materie beter zult begrijpen en de samenstelling van uw zonnestroom systeem zal verbeteren en versnellen.

Vergeet u alstublieft niet dat het onmogelijk is om in een paar weken specialist te worden in de zonne-energie en er zijn vele jaren ervaring nodig om de theorie goed te begrijpen en te kunnen vertalen naar een passend zonnestroom systeem. Wij raden u aan om contact op te nemen met een solar specialist om samen met hem een passend systeem samen te stellen welke voldoet aan al uw wensen en eisen.

Watt piek (WP)

U leest bijna overal wel iets over Watt Piek (afgekort Wp), maar wat is Wp en wat betekend dit eigenlijk?
Watt/Piek is het vermogen van een zonnepaneel getest volgens Standaard Test Condities (STC). Deze STC is een vastgestelde testomgeving waarin het zonnepaneel gemeten wordt en uiteindelijk het vermogen kan worden vastgesteld. Elke zonnepaneel producent is verplicht deze STC te hanteren voor het vaststellen van het Wp vermogen van een zonnepaneel.

De STC condities zijn als volgt gedefinieerd:

Het zonnepaneel dient beschenen te worden door 1000 Watt licht per 2m² dat vergelijkbaar is aan zonlicht
Het zonnepaneel heeft een temperatuur van 25 graden Celsius
Een lichtspectrum AM1.5 – “Air Mass”, dit is het aantal keer de dampkring van de aarde dat het licht aflegt voor het op het paneel belandt
De windsnelheid dient 1 meter per seconde te zijn in deze testruimte. Als deze test wordt uitgevoerd zullen een aantal waardes gemeten worden aan het zonnepaneel om het vermogen en de kwaliteit van de cellen zoals deze zijn verwerkt in het zonnepaneel vast te stellen.

De volgende metingen zullen worden verricht:

Open-klem spanning: Dit is het voltage wat uit het zonnepaneel komt zonder dat er vermogen gevraagd wordt van de module (Voc)
Kortsluitstroom: hierbij zal het ampèrage gemeten worden bij kortsluiting van het zonnepaneel (Isc)
Het voltage van het zonnepaneel met het hoogst haalbare ampères (Vmp)
De ampères van het zonnepaneel met het hoogst haalbare voltage (Imp)

De laatste twee waardes zijn met elkaar gekoppeld en bepaald uiteindelijk het Wp vermogen van het zonnepaneel. Om deze meting te kunnen begrijpen zullen wij eerst uitleg geven over het Maximum Power Point (MPP) van een zonnepane

Fill Factor

Fill Factor geeft aan wat de kwaliteit van de zonnecellen zijn en zoals deze zijn verwerkt in het zonnepaneel. Het is erg lastig om te zien of een zonnepaneel van slechte of goede kwaliteit is. Dit hangt af van twee zaken. U kunt een aantal punten zelf uitzoeken dat een beter inzicht geeft of de kwaliteit van het zonnepaneel goed, redelijk of slecht zou zijn.

De fysieke kwaliteit van een zonnepaneel is bijna niet te achterhalen en zit in de constructie van het frame, type connectoren, kit, glas en de folies die zijn gebruikt. Deze informatie wordt slecht of niet aangegeven door de producent maar is wel degelijk van belang. Zonnepaneel producenten geven tegenwoordig bijna allemaal 10 jaar fabrieksgarantie op de constructie van het paneel, enkele producenten gaan al zelfs tot 12 jaar fabrieksgarantie.
De kwaliteit van de zonnecellen en hoe deze zijn verwerkt in het zonnepaneel kunt u zelf berekenen aan de hand van de eerder uitgelegde meetwaardes bij STC.

De Isc en Voc waardes zijn zogeheten ideale waardes en zullen niet haalbaar zijn als het zonnepaneel in gebruik is genomen in een realistische omgeving. De Imp en Vmp zijn daarentegen waardes die “wel” haalbaar zijn als het zonnepaneel in gebruik is genomen.

Als u de volgende formule toepast op deze waardes krijgt u een percentage die aangeeft wat de uiteindelijke kwaliteit van de zonnecellen zijn en zoals die zijn verwerkt in het zonnepaneel:

Imp x Vmp = A (realistische waarde)
Isc x Voc = B (idealistische waarde)
A / B = Fill Factor

De Fill Factor laat zien wat het percentage is tussen de ideale en realistische waarde. Des te hoger het percentage, des te hoger de kwaliteit. De Fill Factor geeft niet alleen de kwaliteit van de zonnecellen weer maar tevens de kwaliteit van het zogeheten laminaat waarin deze cellen zijn verwerkt.

Hieronder ziet u uit welke lagen een zonnepaneel is opgebouwd.

Maximum Power Point (MPP)

Een zonnepaneel produceert energie dat is uitgedrukt in Wp (Watt/Piek). Deze Wp waarde krijgt u door de gemeten ampères en het voltage met elkaar te vermenigvuldigen, P = U x I, helaas is het niet zo makkelijk om het vermogen van een zonnepaneel zo te bepalen.

Als voorbeeld nemen wij een zonnepaneel met een aantal gemeten waardes om mee te rekenen en uitleg te geven over wat MPP nou eigenlijk betekend. Stelt u voor dat wij een zonnepaneel gaan meten in een STC omgeving en het zonnepaneel de volgende gemeten waardes aangeeft: 50,5 Volt en 5.4 Ampère.
Het vermogen van dit zonnepaneel zou dan theoretisch 50,5 Volt x 5,4 Ampère = 272,7 Wp moeten wezen. Nu is het zo dat als u kortsluiting zou maken tussen de + en – van het zonnepaneel het ampère getal hoger zal worden en het voltage lager, bijvoorbeeld:
15 Volt x 6,8 Ampère = 102 Wp, en is het Wp dus beduidend minder dan bij de eerste meting.

Dit voorbeeld laat zien dat er dus blijkbaar een ideaal punt is tussen het voltage en het ampèrage dat uiteindelijk het hoogste Wp getal zal geven, dit ideale punt wordt MPP genoemd. Om deze meting juist te kunnen uitvoeren zou het zonnepaneel aangesloten moeten worden aan een soort regelbare weerstand, hiermee kunt u zelf bepalen hoeveel ampère er gevraagd wordt van het zonnepaneel. Met deze meettechniek kan worden gezocht naar het hoogste voltage en het hoogste ampères getal dat het zonnepaneel kan leveren. Deze test uitgevoerd in een STC omgeving bepaald de Wp waarde van het zonnepaneel.

Hierboven ziet u een afbeelding dat de vier gemeten waardes laat zien.

Rendement

Het rendement van een zonnepaneel geeft aan hoeveel energie deze kan produceren per vierkante meter in een omgeving met STC waardes. Een zonnepaneel is opgebouwd uit meerdere zonnecellen die met elkaar zijn verbonden. Er zijn modules met verschillende hoeveelheden en type zonnecellen.
Tussen de zonnecellen zit +/- 3mm ruimte om kortsluiting en frictie te voorkomen tussen de cellen onderling. Al deze cellen worden weer met elkaar verbonden aan de randen van het zonnepaneel. Alle zonnecellen worden tussen verschillende lagen folie’s op een glasplaat versmolten tot een zogeheten laminaat. Dit laminaat heeft als deze klaar is bijvoorbeeld een afmeting van 100 x 160cm. Wanneer het zonnepaneel wordt getest op zijn energieproductie capaciteiten zal deze worden beschenen met een lamp die exact 1000Watt aan licht per vierkante meter uitstraalt, zoals uitgelegd bij hoofdstuk; Watt/piek.

Met een MPP tracker wordt gezocht naar de hoogst haalbare energieproductie terwijl het zonnepaneel dus wordt beschenen met 1000 Watt licht per vierkante meter en zal hier een vermogen uitkomen van bijvoorbeeld 270 Watt.

Hieronder een voorbeeld berekening die het rendement van het zonnepaneel bepaald:

• Oppervlak zonnepaneel = 1,6 m²
• Gemeten vermogen bij STC = 270 Watt

• Vermogen / Oppervlak = rendement
• 270Watt / 1,6m² = 168,75 Watt per m²

Omdat het zonnepaneel beschenen is met 1000 Watt per vierkante meter en de uiteindelijke energie die eruit komt per vierkante meter 168,75 Watt is betekend dit dat het rendement hiervan 16,875% is.

Soms wordt ook het rendement van een zonnecel aangegeven in de product specificaties. Omdat tussen de zonnecellen en aan de randen van het zonnepaneel ruimtes zitten waar geen zonnecellen geplaatst kunnen worden zal het rendement van het zonnepaneel altijd lager zijn dan het rendement van de zonnecel. Om een hoog rendement zonnepaneel te produceren is het dus zaak deze ruimtes tussen de zonnecellen en aan de randen zo klein mogelijk te houden.

Soms wordt ook gebruik gemaakt van meerdere technieken in één zonnepaneel om zo een hoger rendement te behalen. Panasonic (voorheen Sanyo) maakt gebruik van de zogenoemde HIT techniek waarbij zonnecellen met een dunne Amorf coating op het glas samen voor een hoger rendement zorgen.

Kort samengevat; Rendement is het vermogen per vierkante meter bij een STC omgeving.

Overtuigd en klaar om geld over te houden?

Neem vrijblijvend contact met ons op voor een gratis adviesgesprek!

Electroluminescence (EL TEST)

Een EL-test (ElectroLuminescence) is een kwaliteitscontrole die wordt uitgevoerd vóórdat het zonnepaneel wordt gelamineerd (samensmelting van de verschillende lagen). Deze EL-test is van cruciaal belang voor de levensduur en de reële kWh-opbrengsten van een zonnepaneel. Niet elke zonnepaneel producent voert EL testen uit op de modules, dit omdat deze vrij kostbaar zijn en de prijs van het zonnepaneel dan hoger zullen zijn. Net zoals een röntgenfoto een kwaal aan het licht kan brengen bij mensen, zo kan een EL-test niet-zichtbare defecten aan het licht brengen bij een zonnepaneel. Defecten in het zonnepaneel kan je immers zelden visueel vaststellen met het blote oog.

Een EL-test kan volgende onvolkomenheden zichtbaar maken:

Afwijkende stroomwaarden van cellen onderling . Een cel met afwijkende stroomwaarde fungeert als weerstand, en warmt op (“hot spot”).
Cracks & micro-cracks: cellen die een scheur(tje) vertonen.
Cellen die een black spot bevatten doordat ze niet. egaal zijn van structuur, of onzuiverheden bevatten.
Soldeerkwaliteit tussen cellen onderling.
Beschadigde cellen.

Uitleg over beschadigingen

- Geen cellen die lichter of donkerder zijn, geen verschillen op de stroomwaarden.
- Geen cracks & micro-cracks.
- Geen black spots op de cellen, alle cellen zijn mooi egaal van kleur en structuur.
- Soldeerkwaliteit is goed, geen zwarte punten bij de cell-verbindingen.

Een foto zegt meer dan duizend woorden, hieronder daarom een aantal EL foto van een zeer slechte zonnepanelen.

Hierboven ziet u een zonnepaneel met haarscheurtjes in de zonnecellen.

Hierboven ziet u een zonnepaneel met onzuivere zonnecellen.

Hierboven ziet u een zonnepaneel met gebroken zonnecellen.