Zonnepanelen worden ontwikkeld via een complex proces dat wetenschappelijk onderzoek, technische expertise en productietechnologie combineert. De ontwikkeling van zonnepanelen begint met de selectie en verfijning van materialen die zonlicht efficiënt kunnen omzetten in elektriciteit. Wetenschappers en ingenieurs doen onderzoek om de efficiëntie en duurzaamheid van zonnecellen te verbeteren, de fundamentele eenheden van zonnepanelen die verantwoordelijk zijn voor het omzetten van zonlicht in elektrische energie.
Om zonnepanelen te maken, beginnen fabrikanten met de productie van zonnecellen, meestal gemaakt van materialen op siliciumbasis. Het proces begint met het raffineren van ruw silicium tot zeer zuivere siliciumwafels. Deze wafels ondergaan dopingprocessen om de noodzakelijke elektrische eigenschappen te creëren waarmee ze elektriciteit kunnen opwekken bij blootstelling aan zonlicht. Er worden meerdere lagen geleidende en antireflecterende coatings aangebracht om de lichtabsorptie en elektronenstroom in de zonnecel te verbeteren.
Bij het maken van zonnepanelen worden deze zonnecellen samengevoegd tot modules of panelen. Zonnecellen worden met elkaar verbonden door middel van solderen of geleidende lijmen op een draagstructuur, meestal gemaakt van glas of een duurzaam polymeermateriaal. De panelen worden vervolgens ingekapseld met lagen beschermende materialen, zoals ethyleenvinylacetaat (EVA) en gehard glas, om de omstandigheden buitenshuis te weerstaan en een lange levensduur te garanderen. Er worden elektrische aansluitingen toegevoegd om de opgewekte elektriciteit van de zonnecellen naar het externe energiesysteem te kanaliseren.
De grondstoffen voor zonnepanelen bestaan vooral uit silicium, na zuurstof het meest voorkomende element op aarde. Hoogzuiver silicium wordt gewonnen uit kwartszand en ondergaat verschillende zuiveringsstappen om onzuiverheden te verwijderen en de vereiste kristallijne structuur voor de productie van zonnecellen te bereiken. Andere essentiële materialen zijn onder meer geleidende metalen voor elektrische contacten, glas of polymeren voor het inkapselen van panelen, en verschillende coatings en lijmen om de prestaties en duurzaamheid te verbeteren.
Silicium is het belangrijkste materiaal dat wordt gebruikt om zonnepanelen te maken, met name in de vorm van siliciumwafels. Deze wafels worden geproduceerd uit gezuiverde siliciumstaven via een proces dat kristalgroei en snijden wordt genoemd. Siliciumwafels dienen als basis voor zonnecellen, waar ze verdere verwerking ondergaan om de noodzakelijke elektrische eigenschappen te creëren voor het omzetten van zonlicht in elektriciteit. De ontwikkeling van op silicium gebaseerde zonnepanelen heeft geleid tot vooruitgang in productietechnieken en efficiëntieverbeteringen, waardoor zonne-energie een levensvatbaar en duurzaam alternatief is geworden voor conventionele elektriciteitsopwekking op basis van fossiele brandstoffen.
