1.1. Definitie
Een zonnepaneel of fotovoltaïsch paneel, kortweg PV-paneel is een paneel dat de erop invallende zonne-energie omzet in elektriciteit. Hiertoe wordt een groot aantal fotovoltaïsche cellen op een paneel gemonteerd.
Ook de zonnecollector wordt soms onder de noemer van zonnepanelen gerekend, maar deze is op een ander principe gebaseerd, namelijk op opwarming van een erdoorheen stromend medium, meestal water.
1.2. Soorten PV-panelen
Het materiaal dat momenteel het vaakst wordt gebruikt om zonnecellen te produceren, is silicium. Dat materiaal kan in drie vormen voorkomen: monokristallijn silicium, polykristallijn (of multikristallijn) silicium en amorf silicium. Deze verscheidenheid aan materiaaltypes levert zonnepanelen op waarvan het type, de prijs, de levensduur en het rendement verschillen.
1.2.1. Eerste generatie (kristallijn silicium)
Zonnepanelen van de eerste generatie maken gebruik van mono- of polykristallijn silicium (c-Si).
Monokristallijne panelen gebruiken kristallijn silicium, een basis halfgeleidermateriaal. Kristallijn silicium wordt geproduceerd in grote platen die in een bepaalde grootte kunnen worden gesneden en gebruikt kunnen worden als één grote cel in een paneel. Metaalstroken over de gehele cel geleiden de elektronen uit de cellen in een elektrische stroom. Monokristallijne panelen zijn duurder om te produceren dan de polykristallijne panelen. De monokristallijne varianten zijn echter zeer efficiënt en zijn als gevolg daarvan vaak meer kosteneffectief op de lange termijn.
Polykristallijne of multikristallijn fotovoltaïsche maken gebruik van een reeks cellen in plaats van de enkele grote cel die gebruikt wordt in de monokristallijne panelen.
In 2021 waren 95% van de wereldwijd geproduceerde PV-panelen c-Si panelen, waarvan 84% monokristallijn. In de laatste tien jaar is de efficiëntie van ongeveer 15% tot 20% en meer gestegen (Philipps & Warmuth, 2023). Dit betekent dat voor elke eenheid van zonne-energie die de cel raakt, het paneel ongeveer 20% van deze zonne-energie kan converteren in elektrische energie. In de praktijk bedraagt de afmeting van een c-Si paneel met 60 cellen en een vermogen tussen 260 en 370 wattpiek (Wp) ongeveer 1,6 m² (Solvari, n.d.). Een typisch paneel met aluminium frame weegt 18,6 kg (Weckend, Wade & Heath, 2016).
1.2.2. Tweede generatie (dunne-film)
De zonnepanelen van de tweede generatie bestaan uit dunnelaag- of dunne-film zonnecellen van amorf silicium (a-Si). Die benaming geldt ook voor de zonnepanelen op basis van andere materialen die recenter op de markt zijn gekomen: CIS (koper-indium-selenium), CIGS (koper-indium-gallium-selenium), en CdTe (cadmiumtelluride).
De bijzonderheid van de tweede generatie is dat ze gebruik maakt van fijne halfgeleiderlagen ('thin films'). Dat verklaart waarom deze panelen minder duur en esthetischer zijn, maar ook een lager rendement hebben. Door de lage efficiëntie van a-Si panelen, is het marktaandeel ervan de afgelopen jaren verwaarloosbaar geworden. In 2021 was het totale wereldwijde aandeel nieuwe dunne-film panelen ongeveer 5%, waarvan het grootse deel CdTe (Philipps & Warmuth, 2023).
Een CdTe paneel van 110 Wp weegt ongeveer 12 kg. Een commercieel CdTe paneel heeft in 2022 gemiddeld een efficiëntie rond 18% (Philipps & Warmuth, 2023). Een typisch CIGS paneel heeft een vermogen van 160 Wp en weegt 20 kg (Weckend, Wade & Heath, 2016). De efficiëntie van nieuwe CIGS lag in 2022 rond 13% (Philipps & Warmuth, 2023).
1.2.3. Derde generatie
De derde generatie zonnecellen bestaat uit een brede waaier aan technologieën zoals polymeer zonnecellen, quantum-dots, dye-sensitized zonnecellen en perovskiet zonnecellen. Het doel van de derde generatie zonnepanelen is een hoge efficiëntie met een lage productiekost bereiken (Green, 2003).
Een polymeerzonnecel is een type van flexibele zonnecellen, gemaakt van polymeren, die elektriciteit uit zonlicht maken door het fotovoltaïsch effect. Polymere zonnecellen zijn organische zonnecellen (ook wel "plastic zonnecellen" genoemd). Ze zijn een type van dunne film zonnecellen. Vergeleken met siliciumgebaseerde panelen, zijn polymere zonnecellen licht (belangrijk voor kleine autonome sensoren), potentieel wegwerpbaar en goedkoop te fabriceren, flexibel en aanpasbaar op moleculair niveau. Het nadeel van polymere zonnecellen is hun (voorlopig) lagere rendement t.o.v. panelen o.b.v. harde materialen. Ze zijn bovendien relatief gevoelig voor fotochemische afbraak. Een organische zonnecel is gemaakt op basis van organische polymeren, kortom helemaal anders qua opbouw t.o.v. anorganische siliciumzonnecellen. Het proces om polymere zonnecellen te maken is goedkoper dan dat van siliciumzonnecellen. Een organische zonnecel bestaat uit een combinatie van polymeren en koolstof in de vorm van nanobuisjes en fullerenen. Deze twee liggen in een golvend patroon naast elkaar. Bij bestraling met zonlicht zullen de elektronen in het polymeer opgewekt worden. In de fullerenen zullen ze worden opgevangen en worden afgesnoerd via de nanobuisjes. De nanobuisjes werken als kleine geleiders die een groot vermogen aan elektronen aankunnen.
1.2.4. Groep III–V – technologieën
De naam van deze technologieën is afkomstig van hun grondstoffen, die in het periodiek systeem gegroepeerd zijn als groep III en groep V elementen. Groep III-V technologieën zijn zeer effectieve, maar dure fotovoltaïsche technologieën. De technologieën maken gebruik van verschillende materialen met hoge conversierendementen van meestal rond 25%. Een typisch materiaal dat in deze technologie gebruikt wordt, is galliumarsenide, dat gecombineerd wordt met andere materialen om halfgeleiders te produceren die kunnen reageren op verschillende soorten zonne-energie. Hoewel deze technologieën zeer effectief zijn, is het huidige gebruik ervan beperkt als gevolg van hun hoge kostprijs. Ze worden voornamelijk gebruikt in ruimtevaarttoepassingen.
1.2.5. Gebouwgeïntegreerde fotovoltaïsche panelen (BIPV)
BIPV-technologieën dienen het tweeledige doel om enerzijds elektriciteit te produceren en anderzijds als een bouwmateriaal te fungeren. Een bepaalde type BIPV integreert semitransparant lagen amorf silicium in glas, dat gebruikt kan worden gebruikt als een vensterruit dat zonlicht in een gebouw binnen laat en tegelijk elektriciteit produceert. Een andere toepassing is het gebruik van fotovoltaïsche panelen met de grootte van grind als dakbedekking. Momenteel hebben BIPV-technologieën meestal een zeer lage efficiëntie, maar ze zijn inzetbaar in plaats van andere bouwmaterialen en zijn beschikbaar in een breed scala van esthetische mogelijkheden.
1.2.6. Concentratorsystemen
Een mogelijke piste om de kost van fotovoltaïsche energieopwekking te verlagen, is door de zonneceloppervlakte te verkleinen en het zonlicht hierop te concentreren met behulp van spiegels en lenzen. Voor deze systemen gebruikt men zonnecellen met een zeer hoog rendement. Het grootste nadeel van deze panelen is dat ze afhankelijk zijn van direct licht om elektriciteit te kunnen produceren, terwijl op zich zelf staande en werkende PV-panelen eveneens indirect licht kunnen valoriseren. Dit systeem is kortom voornamelijk rendabel in regio’s met zeer veel zon. De systemen an sich zijn wel iets goedkoper doordat zonnecellen zelf (die in dit geval in mindere mate nodig zijn) duurder zijn dan de lenzen en spiegels.
1.2.7. Hoge-efficiëntie multi-junctie apparaten
Multi-junctie apparaten gebruiken meerdere lagen zonnecellen waarbij elke laag bepaalde golflengten van de invallende zonne-energie absorbeert. In een typische opstelling reageert de bovenste fotovoltaïsche laag op de hoogenergetische kortegolfzonnestraling. De invallende zonnestralen met een langere golflengte worden gecapteerd door de onderliggende zonnecellen. In deze apparaten worden meestal materialen zoals galliumarsenide en amorf silicium gebruikt. Hoewel er al multi-junctie apparaten met succes zijn gebouwd, bevinden deze apparaten zich momenteel voornamelijk nog in het stadium van onderzoek en ontwikkeling.
1.3. Opbouw
Figuur 1 toont de mogelijke opbouw en werking van een silicium zonnepaneel.

Aangezien het gros van de huidige panelen in omloop eerste- en tweedegeneratiepanelen zijn, wordt enkel hierop verder ingegaan. Deze panelen zullen immers het grootste gewichtsvolume uitmaken van de panelen die eerst verwerkt moeten worden.
Een (mono)(poly)(amorf)kristallijn, CIS-, CIGS- en CdTe-PV-paneel bestaat hoofdzakelijk uit 4 grote materiaalfracties:
Glas
Tegenwoordig wordt in de meeste PV-technologieën glas gebruikt om de dunne lagen van halfgeleidermateriaal te verpakken, te beschermen tegen de omgeving en ze in een praktische vorm op daken of op de grond te monteren. Ongeveer 80% van het gewicht van een PV-paneel is afkomstig van het gebruikte glas.
Halfgeleiders
Door het toepassen van speciale materialen, de zogenaamde halfgeleiders, kunnen de fotovoltaïsche cellen op een zonnepaneel zonne-energie omzetten in elektriciteit. Halfgeleidermaterialen dragen slechts voor een klein deel bij tot het gewicht van een zonnepaneel (tussen de 1 en 2%). Door de toepassing van nieuwe productieprocessen en technologieën zullen fabrikanten van PV-panelen steeds dunnere lagen halfgeleiders gaan gebruiken.
Het meest gebruikte halfgeleidermateriaal voor de constructie van fotovoltaïsche cellen is silicium. Monokristallijn, multikristallijn en vormloos (amorf) silicium wordt hiervoor gebruikt. Andere gebruikte materialen voor de bouw van fotovoltaïsche cellen zijn polykristallijne dunne films zoals koper-indium diselenide (CuInSe2) en cadmium telluride (CdTe) (PV CYCLE, 2013a).
Metalen en kunststoffen
Naast de belangrijkste materialen in PV-panelen, glas en halfgeleiders, bevatten PV-panelen ook ferro en non-ferro metalen en kunststoffen voor verbindingen, draden, frames of laminaten.
Ongeveer 10% van het totaalgewicht van een zonnepaneel ligt bij de gebruikte metalen. Vooral aluminium en koper worden momenteel gebruikt bij de productie van PV-panelen.
Minder dan 0,1% van het gewicht van een c-Si paneel bestaat uit zilver, maar het is verantwoordelijk voor 47% van de materiaalwaarde.
1.4. Hoeveelheden
In 2023 werd in België 658 ton afgedankte zonnepanelen ingezameld, waarvan 86% (567 ton) uit Vlaanderen (PV Cycle, 2024). Hoewel dit ongeveer gelijk is aan de inzameling in 2022, is er een stijgende trend waarneembaar die zich wellicht de komende jaren zal voortzetten.
Fotovoltaïsche (PV) panelen hebben een geschatte technische levensduur van 30 jaar. Pas vanaf 2004 werden in Vlaanderen op grote schaal zonnepanelen geïnstalleerd, met een piek in 2011 (874 MW) en 2020 (787 MW). In het jaar 2023 werd een recordhoeveelheid van 1 120 MW vermogen bijgeplaatst in Vlaanderen. In totaal is in maart 2024 6 304 MW capaciteit aan zonnepanelen aanwezig (VEKA, 2024).
Bijgevolg wordt een gestage toename van het aantal afgedankte PV-panelen verwacht in de komende jaren, tot ongeveer 30 000 ton per jaar in 2037 (JAH, 2023).
De voorspelling van de toekomstige hoeveelheid afgedankte PV-panelen hangt af van een aantal factoren. De belangrijkste factoren die de hoeveelheid geproduceerd afval beïnvloeden zijn transportschade, installatieschade, gevallen van garantie en de PV-panelen op het einde van hun levensduur.
Van de 658 ton ingezamelde panelen was 623 ton kristallijn silicium (cSi), 31 ton CI(G)S en 4 ton CdTe (PV Cycle, 2024).
2.1. Vlaamse wetgeving
Vlaanderen heeft reeds een terugnameplicht voor fotovoltaïsche (PV) modules sinds 1 januari 2013. Met het wijzigingsbesluit van 23 mei 2014 werden afgedankte fotovoltaïsche zonnepanelen niet langer opgenomen in VLAREMA hoofdstuk 3 als aparte afvalstof waarvoor de uitgebreide producentenverantwoordelijkheid geldt, maar wordt dit ondergebracht onder afgedankte elektrische en elektronische apparatuur (AEEA). Omdat de terugname door producenten en invoerders reeds werd georganiseerd via een Europese non-profitorganisatie PV Cycle, wordt de invulling van de aanvaardingsplicht niet geregeld via de vroegere milieubeleidsovereenkomst (MBO) en het huidige aanvaardingsplichtconvenant voor AEEA en treedt Recupel hiervoor niet op als beheersorganisme. PV Cycle rapporteert via het platform BeWeee om te voldoen aan de rapporteringsverplichting van de AEEA-richtlijn.
De (federaties van) producenten en invoerders van fotovoltaïsche zonnepanelen sloten samen met het Vlaamse Gewest een milieubeleidsovereenkomst (MBO) op 13 november 2015 (B.S. 07.06.2016), waarin wordt overeengekomen op welke wijze de sector preventie, selectieve inzameling en verwerking zal realiseren, hoe het collectieve systeem gefinancierd zal worden en er gerapporteerd zal worden. De MBO geldt voor vijf jaar. De financiering gebeurt aan de hand van een milieubijdrage die door PV Cycle wordt bepaald. Het huidige bedrag is 2 euro per paneel exclusief btw (PV Cycle, n.d.).
2.2. Europese wetgeving
De Europese richtlijn ‘afgedankte elektrische en elektronische apparatuur’ (AEEA) uit 2012 (2012/19/EU) regelt de verwerking van elektrisch en elektronisch afval aan het einde van hun levenscyclus. De richtlijn is een herziening van een richtlijn uit 2002 (2002/96/EC). De herzieningen resulteerden in een vergrote groep producten die onder de toepassing van de richtlijn vallen. Fotovoltaïsche (PV) panelen werden als product geïntroduceerd in de laatste herziening van 2012. Met een wijziging in 2018 zouden alle elektrische en elektronische apparaten onder de richtlijn vallen, tenzij ze uitdrukkelijk uitgesloten worden. Het hof van justitie oordeelde op 25 januari 2022 in zaak C-181/20 dat enkele delen van de richtlijn gedeeltelijk ongeldig zijn. Door de wijziging zou de uitgebreide producentenverantwoordelijkheid retroactief mogen worden toegepast op afgedankte zonnepanelen die tussen 13 augustus 2005 en 13 augustus 2012 in de handel zijn gebracht. Op 4 maart 2024 heeft de raad van de Europese Unie een wijziging aangenomen waarin verduidelijkt wordt dat producenten enkel het beheer en de verwijdering moeten financieren van afgedankte zonnepanelen die na 13 augustus 2012 in de handel zijn gebracht.
PV-panelen komen voor recyclage in aanmerking als ze aan de eind van hun economische of technische levensduur zijn, of doordat ze tussentijds beschadigd zijn geraakt en daardoor niet meer functioneren.
Een PV-module bestaat uit ongeveer 80% glas. Daarom kan de vlakglasrecyclage-industrie dit product in hun huidige recyclagelijnen behandelen. Vanwege soortgelijke morfologie, structuur en samenstelling van PV-panelen en vlakglasproducten, kan een recyclage-instantie profiteren van belangrijke synergiën en mogelijkheden hieromtrent (Stolz et al., 2017).
Om de milieu-impact van het gebruik van PV-panelen voor elektriciteitsproductie tot een minimum te beperken, moet via hergebruik en recyclage de materiaalketen uitgebouwd worden tot een zoveel mogelijk gesloten kringloop. Om materiaalkringlopen afkomstig van PV-panelen volledig te kunnen sluiten, is er nog verbetermarge, al reikt het recyclagerendement van bepaalde PV-paneelafvalstromen nu al tot 90% voor silicium en tot 95% voor niet-silicium PV-panelen.
PV-panelen bevatten veel waardevolle materialen zoals aluminium, zilver en silicium. Door PV-panelen te recycleren is het mogelijk om deze kostbare materialen terug te winnen en voor hergebruik geschikt te maken.
Een non-profit organisatie die zich bezig houdt met recycling van zonnepanelen is PV CYCLE (http://www.pvcycle.org/) dat het inzamelen, transporteren en verwerken van zonnepanelen namens een deel van de producenten van zonnepanelen voor haar rekening neemt.
Figuur 3 geeft schematisch een mogelijke opbouw van een recyclage-installatie voor CIGS-PV panelen weer.

3.1. Inzameling
Particulieren en niet-BTW-plichtige organisaties kunnen tot minstens 20 afgedankte PV-panelen inleveren bij installateurs en eindverkopers die geregistreerd zijn als inzamelpunt. BTW-plichtige organisaties en bedrijven kunnen tot minstens 40 afgedankte PV-panelen inleveren bij een geregistreerd inzamelpunt. Het beheersorganisme PV-Cycle organiseert de inzameling voor grotere hoeveelheden.
Verkopers, installateurs en producenten die geen inzamelpunt zijn, moeten voor elk verkocht paneel, een afgedankt paneel aanvaarden (een-voor-een principe).
3.2. Voorbehandeling
Alle cSi-panelen en een groot deel van de CI(G)S-panelen die PV-Cycle in België ingezamelde in 2023, werden verwerkt bij een Vlaamse verwerker (PV Cycle, 2024). De overige panelen werden verwerkt in Duitsland. Sinds 2024 wordt ook een deel van de panelen verwerkt bij een Waalse groep.
Bij de silicium PV-panelen worden de aluminium frames en aansluitdozen voor de verwerking handmatig gedemonteerd.
Zowel silicium als niet-silicium panelen worden vermalen. De verschillende fracties worden vervolgens manueel gesorteerd en met geautomatiseerde processen (magneten, wervelstroomscheider, zeven, sensorscheiding…) gescheiden. Meestal zijn ook nog reinigingstappen nodig om onzuiverheden (bv. lijmresten) te verwijderen.
3.3. Verwerking en recyclage
De opbouw van de PV-panelen, al dan niet met silicium semiconductoren (halfgeleiders), bepaalt grotendeels de wijze van recyclage.
3.3.1. Silicium PV-panelen
Na de voorbehandeling (het verwijderen van het frame en de verbindingendoos) en vershreddering (versnippering) en sortering worden de resulterende afvalfracties verwerkt in een vlakglas- en een semiconductorenrecyclagelijn.
De in dit recyclageproces gevormde fracties zijn ferro en non-ferro metalen, glas, siliconen en kunststof. Het totaal gemiddelde recyclagequotum ligt tussen 80 en 90% (o.b.v. gewicht en afhankelijk van de recycling-technologie). Het van PV-modules afkomstige glas wordt gemengd met standaard glasscherven.
Deze verwerkte glasstroom vindt gedeeltelijk een toepassing in glasvezel of isolatieproducten en gedeeltelijk in glazen verpakkingsproducten. De metalen, silicium en kunststoffen kunnen worden gebruikt voor de productie van nieuwe grondstoffen (Stolz et al., 2017).
3.3.2. Niet-silicium PV-panelen (CIS, CIGS en CdTe)
Hierbij vereist het recyclageproces het gebruik van verschillende technologieën, afhankelijk van het type halfgeleider dat in het zonnepaneel gebruikt is. Alle types worden eerst vermalen en gesorteerd in verschillende fracties. De glasfractie wordt op gelijke wijze als bij silicium PV-panelen verwerkt.
Panelen met CadmiumTelluride (CdTe) worden vervolgens ondergedompeld in chemische baden om de verschillende halfgeleidende materialen te scheiden (zie Figuur 4). Hierdoor is een recuperatie van 95% van de halfgeleidercomponenten mogelijk. Recyclagetechnologieën voor dit type panelen zijn in de afgelopen jaren sterk toegenomen.
Voor fotovoltaïsche modules gebruik makend van halfgeleiders uit koper indium selenide (CIS) en koper indium gallium (di) selenium (CIGS) wordt een behandeling in een vergelijkbaar chemisch bad toegepast.
- Eurostat (2024). Waste electrical and electronic equipment (WEEE) by waste management operations - open scope, 6 product categories (from 2018 onwards). Retrieved May 13, 2024, from https://ec.europa.eu/eurostat/databrowser/view/ENV_WASELEEOS__custom_8263419/bookmark/table?lang=en&bookmarkId=e6a2d767-8eee-47be-b7da-df7bc5a3641b
- Green, M. (2003). Third Generation Photovoltaics: Advanced Solar Energy Conversion. Springer. https://doi.org/10.1007/b137807
- Jah (2023, August 4). Aantal ingezamelde zonnepanelen in Vlaanderen met ruim 60 procent gestegen. HLN. https://www.hln.be/binnenland/aantal-ingezamelde-zonnepanelen-in-vlaanderen-met-ruim-60-procent-gestegen~af3d82cf/?referrer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F
- Pastuszak, J. & Węgierek, P. (2022). Photovoltaic Cell Generations and Current Research Directions for Their Development. Materials. https://doi.org/10.3390/ma15165542
- Philipps, S. & Warmuth, W. (2023). Photovoltaics Report. https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html
- PV Cycle (n.d.). Milieubijdrage. Retrieved May 14, 2024, from https://pvcycle.be/milieubijdrage/
- PV Cycle (2024). Jaarverslag 2023. https://pvcycle.be/wp-content/uploads/Rapport_Annuel_2024_NL_Digital.pdf
- Solvari (n.d.). Hoe groot is een zonnepaneel? Retrieved May 14, 2024, from https://www.solvari.nl/zonnepanelen/formaat#:~:text=De%20meeste%20zonnepanelen%20hebben%20een,langer%20zijn%20komen%20ook%20voor.
- Stolz., P., Frischknecht, R., Wambach, K., Sinha, P. & Heath, G. (2017). Life Cycle Assessment of Current Photovoltaic Module Recycling. IEA. https://iea-pvps.org/wp-content/uploads/2020/01/Life_Cycle_Assesment_of_Current_Photovoltaic_Module_Recycling_by_Task_12.pdf
- Weckend, S., Wade, A. & Heath, G. (2016). End-of-life Management Solar Photovoltaic Panels. IRENA. https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2016/IRENA_IEAPVPS_End-of-Life_Solar_PV_Panels_2016.pdf?rev=49a75178e38c46288a18753346fb0b09