Solceller och solenergi kan kännas rätt tekniskt och komplicerat. Vad är egentligen skillnaden på en solcell och en solpanel? Vad består solceller av? Och hur går processen till från att en solstråle träffar en solcell till att vi får ut el som vi kan använda till att få lamporna att lysa i en fastighet?

Människor och forskare har alltid fascinerats över solens strålar och dess kraft, och visst är det häftigt att vi kan ta tillvara på den energi som solen genererar? Redan år 1839 skapade den franske fysikern Bequerel den första fotovoltaiska cellen och den första fungerande solcellen demonstrerades år 1954 på Bell Laboratories. Tekniken har självklart utvecklats och förfinats sedan dess men huvudsyftet är detsamma; att fånga in solens strålar som är fyllda med fotoner och sedan omvandla dessa små energipaket till elektricitet.

En av våra kunniga ingenjörer, Christoffer Nilsson, som jobbar som Account Manager i Region Syd förklarar hur en solcell är uppbyggd och hur går processen går till. Men först några inledande begreppsbeskrivningar:

• Foton – mängder av små energimängder som finns i solljus, som tillsammans innebär mycket energi.
• Elektron – en beståndsdel i alla materials atomer. Elektricitet är egentligen elektroner som “vandrar” från ett ställe till ett annat.
• Negativt laddat material (N-dopat) – det finns ett överskott på elektroner
• Positivt laddat material (P-dopat) – det finns ett underskott på elektroner
• Kisel – halvmetalliskt, och det näst vanligaste, grundämnet i jordskorpan

Det finns olika typer av solceller men den mest förekommande typen av solceller som vi på Save by Solar använder är kristallina solceller. De består av olika lager eller skikt och kan principmässigt liknas med en lasagne i sin uppbyggnad.

Överst, närmast solen ligger en glasskiva, under den en anti-reflekterande hinna för att minska reflektionen av solljus bort från solcellen, och sedan två ihopkopplade kontakter som tar upp den elektriska energin som skapas. Mellan de två kontakterna finns två skikt av kisel,  ett negativt laddat med fria elektroner (N-dopat) och ett positivt laddat med elektronhål (P-dopat). Elektronhål kan helt enkelt beskrivas som avsaknaden av elektroner. Vid sammanföring av de två kiselskikten skapas en så kallad PN-övergång där elektronerna och elektronhålen mellan skikten reagerar med varandra. I denna övergången skapas ett elektriskt fält som kommer att förflytta elektroner från det positivt laddade skiktet till det negativt laddade skiktet samtidigt som elektronhål förflyttas åt motsatt håll.

Illustration över hur en solpanel är uppbyggd.

När solljusets fotoner träffar solcellen slås elektroner i skikten fria (exciterar) från sina tidigare bindningar vilket skapar fria elektroner och fria elektronhål. Det gör att fria elektroner i det P-dopade skiktet som ligger nära PN-övergången då kommer att skickas över till det N-dopade skiktet med hjälp av det elektriska fältet och på samma sätt kommer elektronhål skickas åt motsatt håll – från det N-dopade skiktet till det P-dopade. Alltså kommer det positivt laddade skiktet bli ännu mer positivt laddat och det negativt laddade skiktet bli ännu mer negativt laddat än vad det var innan solens strålar träffat solcellen.

Kontakterna på ovan- och undersidan av kiselskikten är ihopkopplade och kan nu via ihopkopplingen leda elektroner från N-skiktet till P-skiktet, alltså motsatt håll från hur elektronerna vandrar mellan de olika dopade kiselskikten. På så sätt har vi skapat en elektrisk likström mellan kontakterna där vi till exempel kan koppla på en lampa som med hjälp av strömmen kan ge oss ljus!

De större solcellsanläggningarna monterade på tak hos företag och kommersiella fastigheter är istället vidarekopplade till en växelriktare. Dess funktion är att rikta om strömmen från likström till växelström, vilket är den typ av ström som finns i våra vägguttag. Då kan elenergin användas i fastigheten för att driva kylar, belysning eller till vad som helst, som verksamheten behöver elektrisk energi till över dagen.

Vad är då skillnaden på en solcell och en solpanel? En solpanel är en sammansättning av flera seriekopplade solceller! Det gör att spänningen ökar på elen som går ut från panelen och på så sätt göra den användbar.

Tekniken kring solceller och solenergi utvecklas kontinuerligt med både förbättrade kiselsolceller, men också nya former av solpaneler som inte är baserade på kisel. Solpanelernas verkningsgrad blir långsamt högre och det blir möjligt med färgade paneler i nya former för att kunna integrera solpanelernas design i unika omgivningar. Många av de nya teknikerna befinner sig ännu i laboratorier, eller tidigt i sin kommersiella fas. Det innebär normalt högre materialkostnader när en solcellsanläggning ska byggas, och än så länge är det främst kiselsolceller som används av både kostnadsmässiga och tekniska skäl, då de har en bevisad livslängd.

I sammanhanget är också forskningen kring energilagring värd att nämna. Att kombinera kunskap, den senaste tekniken och vara förberedd för morgondagens teknikutveckling är en självklarhet för oss, men också i kombination med lönsamma och säkra lösningar för våra kunder. Det går att läsa mer kring energilagring i vår tidigare artikel om just batterier och energilagring. 

Vill du veta mer om hur solceller fungerar och hur vi på Save by Solar ser på framtidens solcellsteknik? Hör av dig till oss direkt på 010-33 09 333 eller skicka ett mail till info@savebysolar.se.