Viden og inspiration

Sådan fungere solceller i praksis

Sådan fungere solceller i praksis

Solceller er karakteriseret ved at de omsætter strålingsenergi direkte til elektricitet ved hjælp af den såkaldte fotoelektriske effekt, som første gang blev opdaget af franskmanden Bequerel i 1839, og senere beskrevet af Einstein.

Det er selve lyset, der aktiverer solcellen og ikke solstrålerne, derfor produceres cellerne også strøm, når det er overskyet. Solceller producerer jævnstrøm, hvis styrke afhænger af solcellemodulets størrelse og den intensitet som sollyset har. Energi fra solceller er derfor ikke baseret på opvarmning og fungere faktisk bedst ved lave temperaturer.

De fleste solceller er lavet af grundstoffet silicium, som er tilsat små mængder af grundstofferne fosfor og bor på hver sin side af solcellen. Herved dannes der et indbygget permanent elektrisk felt, som gør at frie elektroner inde i solcellen gerne bevæger sig i den ene retning, men helst ikke den anden vej.

Normalt er elektronerne låst fast, men når solcellen belyses, vil sollysets fotoner slå elektroner løs, så de kan bevæge sig frit rundt og til slut blive samlet op af et fintmasket elektrisk ledende gitter på solcellens forside, som udgør den negative pol.

Resultatet er at der bliver opbygget en spændingsforskel på ca. 0,6 V mellem solcellens for- og bagside, når den belyses. Hvis man forbinder de to sider med et elektrisk kredsløb, vil spændingsforskellen søges udlignet, ved at der løber en strøm, som er proportional med bestrålingsstyrken.

I det ideelle tilfælde vil en foton netop tilføre så meget energi til en elektron, så den kan blive en fri ladningsbærer, som kan bevæge sig til den negative pol. På grund af sollysets spektralfordeling vil korte bølgelængder have et overskud af energi og lange bølgelængder et underskud.

Det er derfor ikke alle bølgelængder, der udnyttes lige godt, og det er netop en af barriererne for at opnå en høj effektivitet af solceller i forhold til sollysets spektrum. Normale solceller af silicium udnytter ikke den langbølgede varmestråling fra solen, men fortrinsvis det synlige lys.

 

Typer solceller i praksissolceller i praksis

  • Monokrystallinske celler har den højeste virkningsgrad og består af silicium krystal
  • Polykrystallinske celler består af flere siliciumkrystaller og er ofte blålige.
  • Tyndfilmsceller findes som amorfe/ikke-krystalliserede solceller og består af amorft (formløst/ikke-krystalliseret) silicium, men er ikke så effektive som de øvrige solceller. Tyndfilmssolcellerne har dog specielle fordele ved også at producere ved diffust lys (ca. 50% af tiden er det overskyet i Danmark) og de er ikke så sensitive over for skygger som krystallinske solceller.

I mange anlæg anvendes hovedsageligt monokrystallinske celler.  Det skyldes, at den type er de mest effektive og ydelsesmæssigt har de den længste levetid.

Solceller baseret på silicium udgør med ca. 90% langt den største del af verdensmarkedet. Monokrystallinske celler er typisk kendetegnet ved at være sorte, hvorimod polykrystallinske solceller typisk er mørkeblå. Effekten og dermed udnyttelsen af solens energi ligger på 13 – 16% for krystallinske solceller.

For at jævnstrømmen fra solceller kan bruges i stikkontakten skal den omdannes til vekselstrøm, hvilket sker ved hjælp af en inverter som gør det muligt at aflevere strømmen til det offentlige elnet.

På grund af den meget simple opbygning uden bevægelige dele, er investering i solceller derfor en meget stabil investering