Hoewel 'amorfe siliciumzonnecel' zelf al een specifieke techniek aanduidt, bestaan er intern wel degelijk variaties die menig bouwkundige of ontwikkelaar moet kennen. De meest gangbare, en een afkorting die je vaak tegenkomt, is de 'a-Si zonnecel'. Fundamenteel valt hierbij een onderscheid te maken tussen cellen die enkelvoudig opereren en de slimmere, efficiëntere multi-junctie uitvoeringen.
De standaard enkelvoudige junctiecel werkt zoals de naam al aangeeft: één laag amorf silicium vangt het zonlicht op. Eenvoudig van constructie, zeker. Maar ook een beperking. Denk aan de efficiëntie; het hele zonnespectrum, vol met fotonen van verschillende energieniveaus, wordt door die ene laag niet optimaal benut. Dat is de crux. Het resulteert in een lagere conversie dan bijvoorbeeld zijn kristallijne neefjes. Een belangrijke overweging bij projecten met beperkte ruimte.
Waar complexiteit tot winst leidt, zien we dat bij de multi-junctiecellen. Dit zijn gestapelde structuren, vaak twee of drie lagen dik, elk geoptimaliseerd voor een ander deel van het lichtspectrum. Men spreekt dan van tandemcellen (twee lagen) of triple-junctiecellen (drie lagen). Soms betreft het een stapeling van verschillende amorfe siliciumlagen met licht afwijkende bandgaps, maar niet zelden wordt amorf silicium hierin gecombineerd met microkristallijn silicium (μc-Si). Een a-Si/μc-Si tandemcel is daar een bekend voorbeeld van. Dit gelaagde ontwerp, veel ingenieuzer dan die ene simpele laag, zorgt voor een substantieel hogere efficiëntie omdat een breder spectrum aan golflengtes geabsorbeerd kan worden. Je begrijpt: meer opbrengst per vierkante meter, een cruciaal voordeel voor wie het maximale uit een beperkt dakoppervlak wil halen.
En dan nog even dit: verwarring met de bredere term 'dunnefilmzonnecel' ligt op de loer. Amorfe siliciumcellen zijn inderdaad dunnefilmcellen, maar niet elke dunnefilmcel is een amorfe siliciumcel. Er bestaan ook dunnefilmtechnologieën die gebruikmaken van andere halfgeleidermaterialen, zoals Cadmium Telluride (CdTe) of Copper Indium Gallium Selenide (CIGS). Dit zijn totaal verschillende chemische samenstellingen met eigen specifieke eigenschappen, productiemethoden en toepassingsgebieden. De a-Si cel is dus de specifiek niet-kristallijne siliciumvariant binnen het dunnefilmsegment, een nuance die professionele nauwkeurigheid vereist.
Denk aan de praktijk. Waar vind je amorfe siliciumzonnecellen terug, en waarom juist daar? Het zijn vaak die specifieke omstandigheden, de unieke eisen van een project, die de doorslag geven.
Voor amorfe siliciumzonnecellen, net als voor andere fotovoltaïsche (PV) systemen, vormt een complex samenspel van wet- en regelgeving de basis voor zowel productveiligheid als de veilige integratie in de gebouwde omgeving. Het gaat hierbij niet alleen om de intrinsieke eigenschappen van de cel, maar vooral om de toepassing ervan in concrete projecten.
Cruciaal voor de productkwaliteit en betrouwbaarheid zijn internationale normen. Zo vallen amorfe siliciummodules onder de NEN-EN-IEC 61215-serie, een reeks normen die de ontwerpkwalificatie en typekeuring voor fotovoltaïsche modules definieert, inclusief specifieke delen voor dunnefilmtechnologieën. Deze normen garanderen dat de modules een reeks tests doorstaan op het gebied van prestatie en duurzaamheid onder diverse omstandigheden, zoals temperatuurcycli, vochtigheid en mechanische belasting. Aansluitend daarop reguleert de NEN-EN-IEC 61730 de veiligheidskwalificatie van PV-modules, een onmisbare eis voor de bescherming tegen elektrische schokken, brand en mechanische gevaren.
Wanneer dergelijke systemen eenmaal toegepast worden in gebouwen, dan verschuift de aandacht naar het Besluit bouwwerken leefomgeving (Bbl). Dit besluit stelt eisen aan de constructieve veiligheid van gebouwen, wat betekent dat het gewicht en de windbelasting van zonnepanelen, ook de lichtere amorfe varianten, afdoende berekend en verankerd moeten zijn. Daarnaast zijn er strikte voorschriften voor brandveiligheid, waaronder eisen aan de brandklasse van materialen en de verspreiding van brand via daken of gevels waarop zonnepanelen zijn geïnstalleerd. De elektrische installatie zelf moet voldoen aan de NEN 1010, de norm voor laagspanningsinstallaties, die de veiligheid van de bekabeling, omvormers en aansluitingen waarborgt. Ten slotte, voor de teruglevering van opgewekte energie aan het openbare net, zijn de technische eisen uit de Netcode Elektriciteit van toepassing, die zorgen voor een stabiele en veilige integratie in het energienetwerk.
De ontwikkeling van amorfe siliciumzonnecellen is diep verankerd in de zoektocht naar goedkope en veelzijdige fotovoltaïsche materialen. Het fundamentele concept van amorf silicium, een niet-kristallijne vorm van silicium, begon aan tractie te winnen in de late jaren 60 en vroege jaren 70, vooral door het baanbrekende werk van Stanford R. Ovshinsky bij Energy Conversion Devices (ECD).
Echter, de echte doorbraak voor fotovoltaïsche toepassingen kwam in 1976. Toen demonstreerden David E. Carlson en Christopher R. Wronski bij RCA Laboratories de eerste functionele amorfe siliciumzonnecel met een acceptabele efficiëntie voor praktische toepassingen. Dit opende de poort naar commerciële mogelijkheden. Kort daarna, in 1977, identificeerden zij ook het beruchte Staebler-Wronski-effect, de lichtgeïnduceerde degradatie die de efficiëntie van deze cellen in de loop der tijd doet afnemen. Een technische hobbel, zeker, maar ook een katalysator voor verdere research. Het toevoegen van waterstof tijdens het depositieproces bleek later cruciaal om deze degradatie te minimaliseren en de stabiliteit te verbeteren, een direct gevolg van de voortdurende materiaalkundige innovatie.
In de jaren 80 en 90 vond amorf silicium zijn weg naar diverse nichemarkten. Door de lage productiekosten en goede prestaties bij diffuus licht werden deze cellen massaal toegepast in kleine elektronica, zoals zakrekenmachines en horloges. Men zag het ook als een veelbelovend alternatief voor dure kristallijne zonnecellen voor grootschalige energieopwekking, vooral vanwege de dunnefilmtechnologie die minder materiaal vereist. Hoewel de efficiëntie van amorfe siliciumcellen nooit die van hun kristallijne tegenhangers evenaarde, bleven de lage kosten, flexibiliteit en het vermogen om onder variabele lichtomstandigheden te presteren, de drijvende krachten achter de ontwikkeling en toepassing, vooral in integraties waar esthetiek en gewicht belangrijke overwegingen waren.
Nl.wikipedia | En.wikipedia | Tweakers | Pure.tue | Dgem | Etotaal | Nova-eco | Zonnepanelen-xtra | Zonion | Zonnepaneelprijzen