Wat betekent het rendement van een zonnepaneel? Van 18% naar 24%

Wat is het rendement van een zonnepaneel?

Het rendement van een zonnepaneel geeft aan hoeveel van het zonlicht dat op het paneel valt, wordt omgezet in bruikbare elektriciteit. Een paneel met een rendement van 20% zet dus 20% van de energie uit zonnestralen om in stroom. De overige 80% gaat verloren, voornamelijk als warmte.

Dit percentage is een cruciale maatstaf voor de prestaties van je installatie.

Het is belangrijk om dit rendement te onderscheiden van het totale rendement van je zonne-energiesysteem. Dat systeemrendement wordt ook beïnvloed door de omvormer, de bekabeling en eventuele schaduw.

Het paneelrendement is de basisprestatie van het paneel zelf, gemeten onder gestandaardiseerde testomstandigheden (STC). Je ziet twee percentages in de titel: 18% en 24%. Dit vertegenwoordigt de technologische vooruitgang.

Waar 18% rendement vroeger uitstekend was, behoren de beste panelen van nu tot de 24%-klasse.

Hoger rendement betekent meer stroomopbrengst per vierkante meter dakoppervlak.

Hoe werkt het precies?

Zonlicht bestaat uit kleine energiepakketjes, fotonen genoemd. Wanneer deze fotonen op het zonnepaneel vallen, botsen ze met atomen in het zonnecelmateriaal (meestal silicium).

Deze botsing slaat een elektron los uit zijn vaste positie, waardoor een elektrische stroom ontstaat. Niet alle fotonen zijn even effectief. Fotonen met te weinig energie worden simpelweg niet geabsorbeerd en gaan door het paneel heen.

Fotonen met te veel energie zetten hun elektron wel in beweging, maar het 'teveel' aan energie gaat verloren als warmte. Het rendement is dus eigenlijk een maat voor hoe efficiënt het paneel de energie van de fotonen kan benutten.

De sprong van 18% naar 24% is het resultaat van slimme technologieën.

Zo worden er meerdere lagen silicium met verschillende eigenschappen gebruikt (PERC, TOPCon), of worden er andere materialen als galliumarsenide toegevoegd (HJT). Deze technologieën vangen een breder spectrum van het zonlicht op en verliezen minder energie als warmte.

De wetenschap erachter

De theoretische maximale efficiëntie voor een enkele silicium-zonnecel ligt rond de 33%, de zogenaamde Shockley-Queisser limiet. Deze limiet bestaat omdat een enkel materiaal maar één optimale bandkloof (bandgap) kan hebben.

Die bandkloof bepaalt de minimale fotonenergie die nodig is om een elektron los te maken. Om deze limiet te doorbreken, gebruiken onderzoekers onder andere tandemcellen. Dit zijn zonnecellen met twee of meer lagen van verschillende materialen.

De bovenste laag vangt de hoge-energiefotonen op, de onderste laag vangt de lager-energiefotonen die door de bovenste laag heen zijn gegaan.

In laboratoria zijn met deze techniek rendementen van boven de 30% behaald. In de praktijk is het rendement in je tuin lager dan de fabrieksmeting, maar je kunt het rendement berekenen. Dit komt door de invloed van temperatuur (hoge temperatuur verlaagt rendement), vuil op de panelen, en het feit dat de zon niet altijd loodrecht op het paneel staat. Het 'nominaal vermogen' wordt gemeten bij 25°C celtemperatuur en 1000 W/m² lichtintensiteit.

Voordelen en nadelen van een hoger rendement

Het grootste voordeel van panelen met een rendement van 24% is de ruimtebesparing. Met minder panelen wek je dezelfde hoeveelheid stroom op als met meer panelen van 18%.

Dit is ideaal voor daken met beperkte oppervlakte, zoals kleine schuine daken of dakkapellen.

Een tweede voordeel is de potentieel hogere opbrengst op jaarbasis. Omdat ze efficiënter zijn, leveren ze vooral op momenten met diffuus licht (bewolkt weer) en in de vroege en late uren van de dag meer stroom. De totale jaaropbrengst kan hierdoor enkele procenten hoger uitvallen.

De nadelen zijn er ook. Panelen met het hoogste rendement zijn over het algemeen duurder in aanschaf.

Je betaalt voor de geavanceerde technologie. Daarnaast is de keuze in merken en modellen vaak kleiner dan bij de standaard rendementsklassen. De terugverdientijd kan hierdoor iets langer zijn, ondanks de hogere opbrengst, die mede bepaald wordt door de temperatuurcoëfficiënt.

Voor wie is dit rendement relevant?

Het rendement is het meest relevant voor huishoudens met een beperkt dakoppervlak. Als je maar weinig ruimte hebt, wil je elke vierkante meter optimaal benutten.

Dan is de meerprijs voor een hoogrendementspaneel vaak een slimme investering omdat je anders simpelweg niet genoeg stroom kunt opwekken. Ook voor wie een esthetisch strak dak wil, zijn deze panelen interessant. Je kunt met minder panelen dezelfde opbrengst halen, wat een rustiger beeld geeft.

Denk hierbij aan een modern huis met een groot, ononderbroken dakvlak. Voor de gemiddelde Nederlander met een ruim schuin dak is het minder kritisch.

Je kunt dan vaak kiezen voor een groter aantal panelen met een goed rendement (rond de 20-22%) tegen een lagere prijs per Wattpiek, wat dit precies betekent. De totale systeemkosten zijn dan vaak lager, met een vergelijkbare of betere terugverdientijd. Tenslotte is het relevant voor iedereen die toekomstbestendig wil investeren. De technologie ontwikkelt zich snel.

Door nu te kiezen voor panelen aan de bovenkant van de markt, zorg je dat je installatie ook over tien jaar nog competitieve opbrengsten levert. Het is een keuze tussen maximale opbrengst per m² of maximale opbrengst per geïnvesteerde euro.