Zonnepanelen zijn opgebouwd uit een aantal individuele zonnecellen. De eigenschappen van deze cellen bepalen het totale maximale vermogen van het gehele paneel. Het elektrisch vermogen dat zonnepanelen opwekken wordt gemeten in watt. Elk zonnepaneel heeft een opgegeven vermogen van watt op basis van het vermogen onder specifieke zonlichtomstandigheden.
Vermogenswaarden en paneelefficiëntie
De beschikbare zonne-energie voor zonnepaneelsystemen is afhankelijk van een aantal factoren. Breedtegraad, het weer en de hoek van invallend zonlicht hebben elk invloed op de hoeveelheid zonne-energie die op een locatie beschikbaar is. Om zonnepanelen ter vergelijking te kunnen beoordelen, gaan fabrikanten echter uit van een gemiddeld beschikbare zonne-energie van 1.000 watt per vierkante meter. Het percentage van die energie dat wordt omgezet in elektrische energie is het rendement van het paneel. Een paneel van 1 vierkante meter kan bijvoorbeeld een uitgangsvermogen van 150 watt hebben. Uitgaande van 1.000 beschikbare watt, zet dit paneel 15 procent van die zonne-energie om in elektrische energie. Hierdoor heeft dit paneel een rendement van 15 procent. Het gemiddelde siliciumzonnepaneel produceert stroom met een efficiëntie van ongeveer 15 tot 18 procent, afhankelijk van het type siliciumkristal.
Kenmerken van zonnecellen
Het vermogen van een zonnepaneel hangt af van de spanning en stroom die door de afzonderlijke cellen wordt gegenereerd. Spanning is het elektrische potentiaalverschil tussen twee punten en wordt gemeten in volt. Stroom is de meting van de stroom van elektrische lading door een bepaald gebied en wordt gemeten in ampère. Een typische siliciumzonnecel genereert tussen 0,5 en 0,6 volt. De uitgangsstroom varieert afhankelijk van de grootte van de cel. Over het algemeen produceert een typische in de handel verkrijgbare siliciumcel een stroom tussen 28 en 35 milliampère per vierkante centimeter. Wanneer cellen worden gecombineerd, kunnen stroom en spanning worden verhoogd. Vermogen is het product van spanning en stroom. Daarom hebben grotere modules een hoger uitgangsvermogen.
Mobiele verbindingen
Cellen kunnen in serie of parallel worden aangesloten. Serieschakelingen bestaan uit cellen die van begin tot eind zijn verbonden. Wanneer cellen in serie zijn geschakeld, worden hun spanningen toegevoegd, maar hun stromen niet; de stroom van een serieschakeling is gelijk aan die van één cel. Twee in serie geschakelde cellen die 0,6 volt produceren, zouden bijvoorbeeld 1,2 volt produceren. De stroom zou echter niet toenemen. Parallelle verbindingen bestaan uit cellen die naast elkaar zijn verbonden. Wanneer cellen parallel worden geschakeld, tellen hun stromen op, maar hun spanningen niet. U kunt deze twee soorten verbindingen combineren om bijna elke combinatie van spanning en stroom te verkrijgen, wat resulteert in een grote verscheidenheid aan uitgangsvermogens.
Schaduw en uitgangsvermogen
Als zonnepanelen direct in de schaduw staan of een verminderde hoeveelheid zonlicht ontvangen, neemt hun stroomsterkte af. Daarom zullen ze een lagere hoeveelheid stroom produceren. Als een gearceerde cel in serie is geschakeld met andere cellen, is de totale stroom van de serieschakeling beperkt tot die van de gearceerde cel. In extreme gevallen kan deze stroomonbalans een zonnepaneel beschadigen. Om deze reden zijn panelen meestal uitgerust met componenten die bypass-diodes worden genoemd, die de stroomstroom rond gearceerde of beschadigde cellen omleiden.