Dit rendement mag je verwachten bij toekomstige zonnepanelen
De ontwikkeling van zonnepanelen is nog altijd in volle gang. Waar zonnepanelen vandaag de dag een rendement van rond de 20 procent kunnen halen, lijken nieuwe doorbraken er vrijwel zeker voor te zorgen dat toekomstige zonnepanelen een nog hoger rendement opleveren.
In dit artikel lees je onder andere:
- Wat het verschil is tussen het rendement en de opbrengst van zonnepanelen?
- Welke technologische ontwikkelingen het rendement verhogen
- Welke rendementen je in de toekomst mag verwachten?
Ook interessant: 7 tips om de energie van je zonnepanelen effectief te gebruiken
Zonnepanelen zijn er in allerlei soorten en maten, die elk verschillende rendementen behalen. Het rendement heeft weer invloed op de opbrengst. Tegenwoordig liggen er veel monokristallijne zonnepanelen op de Nederlandse daken. Deze panelen hebben een rendement tussen de 15 en 23 procent, wat hoger kan zijn dan bij polykristallijne panelen. Daar gaat het vaak om een rendement van 13 tot 17 procent.
Wat is het verschil tussen het rendement van zonnepanelen en de opbrengst? Het rendement van een zonnepaneel verwijst naar de efficiëntie waarmee het paneel zonne-energie omzet in elektriciteit. Een rendement van 20 procent betekent dat een paneel 20 procent van het zonlicht dat het ontvangt omzet in elektriciteit.
De opbrengst is de hoeveelheid elektriciteit dat een zonnepaneel daadwerkelijk produceert over een bepaalde periode. De opbrengst wordt meestal gemeten in aantal kWh per dag, per maand of per jaar. Een zonnepaneel met hoger rendement kán een hogere opbrengst opleveren, al is dat afhankelijk van de uiteindelijke blootstelling aan zonlicht.
De werkelijke opbrengst hangt van meer aspecten af, zoals de oriëntatie en de hellingshoek van de panelen. Ook de weersomstandigheden zijn van invloed op de opbrengst. In de toekomst kunnen we een nog hoger rendement verwachten op zonnepanelen, wat de opbrengst ten goede komt. Dat heeft alles te maken met de ontwikkeling van nieuwe technologieën. Bovendien is het de verwachting dat de prijzen van zonnepanelen de komende jaren flink zullen zakken.
De prijzen van zonnepanelen (en de installatie ervan) liggen overigens al een stuk lager dan een jaar geleden. Dat heeft te maken met de afnemende vraag naar zonnepanelen, wat onder meer veroorzaakt wordt door het afschalen van de salderingsregeling. Wat ook bijdraagt aan een mindere vraag is dat energieleveranciers een toeslag in rekening brengen voor eigenaren van zonnepanelen voor het terugleveren aan het stroomnet. Bij veel leveranciers kunnen zonnepaneeleigenaren zelfs geen vast contract afsluiten voor langer dan één jaar.
De volgende technologische ontwikkelingen kunnen bijdragen aan hogere rendementen (en resulteren soms ook in goedkopere zonnepanelen voor de massa): tandemconstructies, bifacial zonnepanelen en zonnecellen van perovskiet.
©rh2010
Ontdek alles over zonnepanelen
Kieskeurig.nl helpt je in je oriëntatieTandemconstructies verhogen het rendement
Het stapelen van zonnecellen in een zogeheten tandemconstructie, kan het rendement van zonnepanelen aanzienlijk verhogen. TNO spreekt over een rendement dat 1,4 keer hoger ligt dan enkelvoudige zonnecellen. Dat komt doordat de energie uit zonlicht beter wordt benut bij tandemconstructies. Zo’n constructie bestaat uit combinaties van siliciumzonnecellen met dunnefilm-zonnecellen of uit combinaties van verschillende dunnefilm-zonnecellen.
Onderzoekers van Helmholtz-Zentrum Berlin hebben eind 2022 een rendement van 32,5 procent weten te behalen met tandemzonnecellen die uit een combinatie van silicium en perovskiet bestaan. Een jaar eerder behaalde de groep wetenschappers met tandemzonnecellen van silicium en perovskiet nog een rendement van 29,8 procent.
Dat zijn flinke rendementen, maar volgens TNO ligt het maximaal te behalen rendement van zonnepanelen die op grote schaal én betaalbaar geproduceerd kunnen worden momenteel rond de 26 procent. Het is echter niet ondenkbaar dat het maximaal haalbare rendement in de toekomst verder zal toenemen.
TNO werkt zelf ook aan tandemzonnecellen die een hoger rendement moeten opleveren. Het eerste doel is een zonnepaneel met een rendement van 30 procent. Op de langere termijn moet er zelfs een rendement van 40 procent behaald kunnen worden. In beginsel werkt TNO aan zonnecellen die bestaan uit een combinatie van dunne film en kristallijn silicium. De onderzoeksinstelling werkt ook aan zonnecellen van perovskiet. Volgens de verwachtingen is deze technologie na 2024 of 2025 op grote schaal mogelijk.
Bifacial zonnepanelen wekken meer energie op
De zonnepanelen die in Nederland veelvuldig op de daken liggen, vangen aan één kant zonlicht op. Er zijn echter ook bifacial zonnepanelen, die aan twee kanten stroom kunnen opwekken. Deze tweezijdige zonnepanelen kunnen zo’n 10 tot 20 procent meer stroom opwekken dan standaard zonnepanelen. TNO werkt zelfs aan een technologie die de zonnecellen goedkoper moet maken met meer dan 25 procent efficiëntie.
Bifacial zonnepanelen zijn al te koop, maar worden voornamelijk gebruikt in zonne-energiecentrales. Op daken van huizen zijn tweezijdige zonnepanelen minder geschikt. Dit soort panelen komen pas echt tot hun recht wanneer beide zijden van het paneel zonlicht kunnen opvangen. Op een schuin dak is dat meestal niet haalbaar. Daarom worden bifacial zonnepanelen doorgaans verticaal geplaatst of schuin geplaatst op een horizontale ondergrond. Zolang er maar voldoende ruimte onder het paneel is om zonlicht vanaf een oppervlakte naar de achterkant van het paneel te laten weerkaatsen.
©Mohammad
Hoger rendement door zonnecellen van perovskiet
Tot de meest veelbelovende technologieën behoren zonnecellen van perovskiet. Dit mineraal is in verhouding met monokristallijn en polykristallijn relatief goedkoop en bovendien makkelijk te bewerken. Er kleven echter ook nadelen aan perovskiet. Het materiaal is namelijk erg kwetsbaar, vooral naarmate de zonnecellen veel worden blootgesteld aan UV-straling, hitte en vocht.
Wetenschappers uit Hongkong beweren een oplossing gevonden te hebben om degradatie door hitte tegen te gaan. Een coating op basis van nikkeloxide zou ervoor zorgen dat de zonnepanelen een rendement kunnen halen van 25,6 procent, waarvan meer dan 90 procent van de oorspronkelijke efficiëntie behouden blijft. Dat is zelfs zo als de zonnecellen langere tijd (1000+ uur) worden blootgesteld aan temperaturen rond de 60 graden Celsius. Concreet betekent dit dat de zonnecellen na deze periode nog ongeveer 90 procent van de 25,6 procent van het zonlicht kunnen omzetten in elektriciteit.
Ter vergelijking: de efficiëntie van de zonnepanelen die momenteel veelvuldig op Nederlandse daken liggen, neemt ieder jaar met maximaal 1 procent af. Dit wordt veroorzaakt door natuurlijke degradatie zoals blootstelling aan UV-licht en weersinvloeden. De jaarlijkse afname van de efficiëntie betekent dat zonnepanelen na 20 tot 25 jaar nog maar 80 tot 90 procent van de oorspronkelijke efficiëntie behouden.
Ook hoger rendement voor zonnepanelen met siliciumcellen
Naast perovskiet zijn er ook veelbelovende ontwikkelingen op het gebied van siliciumcellen. Uit een samenwerking tussen TU Delft, LONGi Green Energy Technology en Sun Yat-Sen University is namelijk een nieuwe zonnecel ontwikkeld die van hetzelfde materiaal is gemaakt als het gros van de huidige zonnecellen, maar dan met een hoger rendement van 26,81 procent. Dit is mogelijk door een speciale laag die elektriciteit kan overdragen met veel minder weerstand.
Dit rendement mag je in de toekomst verwachten
De technologische vooruitgang van zonnecellen en zonnepanelen is veelbelovend voor het toekomstige rendement. Waar het rendement van zonnepanelen die nu op de daken liggen tussen de 13 en 23 procent is, zal dat in de toekomst waarschijnlijk hoger worden.
De technologie voor rendement van 30+ procent rendement bestaat al, maar er is nog een lange weg te gaan om dergelijke zonnepanelen op grote schaal te kunnen produceren voor een betaalbare prijs. De verwachting is dat zonnepanelen de komende jaren steeds dichter bij een rendement van 26 procent zullen komen. Op welke termijn dit rendement kan worden behaald, is nog maar de vraag.
