Back to top

Solceller – Hur fungerar det?

Vad är solceller?

En solcell, även kallad en fotovoltaisk cell, består av halvledare som ofta är gjorde av kisel och som fungerar som dioder. Blir dessa dioder belysta uppstår elektrisk ström i diodens backriktning. Eftersom den spänning som då uppstår är rätt låg så brukar solcellerna seriekopplas i solpaneler. Det går också att öka strömstyrkan genom att parallellkoppla solcellerna.

Det finns två grupper av solceller, tunnfilmssolceller och kristallina solceller. Kristallina solceller har högre verkningsgrad och är vanligare idag. Dessa är gjorda av kisel där man tillsatt olika ämnen för önskad funktion. Kristallina celler kan i sin tur delas in i två typer, monokristallina samt polykristallina/multikristallin.

 

Hur ser marknaden ut?

Solceller har för det mesta varit dyra och främst använts på platser som inte kan nås av det allmänna elnätet som sommarstugor, fyrar och satelliter. Under 2000-talet har teknikutvecklingen gjort att priset på solceller kraftigt sjunkit, marknaden har hunnit växa med 40 procent. En utbyggnad av kapaciteten för solenergi pågår i hela världen och i slutet av 2011 låg den på 64 GW. 98 procent är nu system som är uppkopplad till olika nationella elnätverk. Samtidigt pågår ständig forskning om hur solcellers ska kunna effektiviseras. Idag används solceller även till sådant som att ladda mobiler, surfplattor och bärbara datorer.

Även i Sverige har marknaden för solceller växt kraftigt, till stor del för att priset på såväl solceller som kompletta system mer än halverades i början av 2010-talet. I slutet av 2011 stod solenergi för 15,75 MW, 2016 hade den ökat till 127 MW.

 

Hur fungerar solceller?

Solceller är en typ av fotodiod som byggs upp av skikt av kristalliserat kisel. Den fotovoltaiska effekten är när solenergi omvandlas till elektrisk energi. För att detta ska ske behövs två skikt, P och N. I P-skiktet skapas så kallade elektronhål genom att man tillför ett annat ämne som fosfor, något som kallas dopning. I N-skiktet skapas istället ett överskott på elektroner genom att man tillför till exempel bor. När skikten förs samman får man en så kallad PN-övergång, vilket skapar ett elektriskt fält.

När ljuset träffas P-skiktet slits elektroner loss från sina bindningar, en process som kallas excitation. Om elektronerna är tillräckligt nära PN-övergången skickas de över till N-skiktet, som redan har ett överskott på elektroner. Denna process gör att P-skiktet blir mer positivt laddat samtidigt som N-skiktet blir mer negativt. Kopplar man en extern förbindelse mellan P och N-skiktet får man därför en elektrisk ström.

En nackdel med solceller är att verkningsgraden blir mindre vid högre temperaturer. Energiförlusten kan dock minskas relativt enkelt med hjälp av passiv kylning.