Undermeny

Rådfråga oss

Hur fungerar solceller – en enkel förklaring

För att i grunden förstå hur en solcell fungerar behöver man ha bakgrundskunskaper inom halvledarfysik. Vi skall försöka att ge en lite enklare bild här nedan.

Är du intresserad av att se vad solceller kan göra för dig och ditt hus?

Jag är intresserad av solceller. Kontakta mig!

Allt börjar med elektroner

Ström är egentligen laddade partiklar som rör med hjälp av en spänning – dvs om det är en hög potential på en sida så vill elektronerna röra sig till ett område med lägre potential. På så sätt uppstår ström. För att kunna röra sig behöver elektronerna röra sig i ett material som är ledande, vilket de flesta metaller är.

Halvledare

Kisel tillhör en grupp grundämnen som normalt kallas för halvledare. Ibland leder halvledare ström och ibland inte. Själva ledningsförmågan kan man själv bestämma över, vilket gör att kisel är mycket användbart. Genom att preparera och ”dopa” kisel kan man, inom materialet självt, skapa en inbyggd spänning, samtidigt som man skapar ett överskott av elektroner på ena sidan av material och ett underskott av elektroner på andra sidan av materialet.

pn_junction

Koppla ihop halvledaren

Genom att koppla ihop halvledaren med metall på båda sidor har man skapat en krets. En förutsättning för att få ström att flyta är att elektronerna har någonstans att ta vägen. Om elektronerna inte kan ta vägen någonstans så kan de inte heller röra sig – dvs kretsen är bruten.

Men nu skapar vi alltså en krets – och tack vare  den in inbyggda spänningen i kislet så kan elektronerna röra sig åt ena hållet – men inte åt andra hållet. Men de rör sig inte av sig själva.

Tillsätt solljus

Ljus strömmar i form av fotoner med olika våglängd. Ljuset som träffar jorden har våglängder mellan 300 – 2500 nm (nanometer).

Varje foton är som ett litet energipaket som absorberas av halvledaren. För att energipaketet skall ha någon som helst inverkan så måste krävs en våglängd om 1100 nm, vilket ger en energimängd av 1,1 eV. Ungefär 23 % av ljuset ligger över denna energinivå och kan därför vara användbart för att producera elektricitet.

Energin får alltså elektronerna att bli mer lättrörliga. Minns att på ena sidan av kislet fanns det ett överskott av elektroner. Och på andra sidan ett underskott. När en elektron får tillräckligt med energi (minst 1,1 eV) så hoppar elektronen helt enkelt över till den andra sidan – och åker iväg i solcellen.

solcell_producerar_el

 

Solcellens uppbyggnad

Det finns olika sätt att tillverka en solcell. Det vanligaste är så kallade kiselceller, men det finns även tunnfilm och det pågår en ständig utveckling.

Kiselkristaller

Själva solcellen består ju, som beskrivits ovan, av kisel. Cellen är normalt c:a 15 x 15 cm och har en tjocklek på c:a 0,2 mm.

Solcell_wafer

Själva cellen är oerhört skör och känslig. Minsta lilla yttre påfrestning och den spricker.

Eftersom det är en kristall fortplantar sig sprickan och hela solcellen går i tusen bitar.

broken_solarcellEtt lite okänt problem är faktiskt att transportskador och installationsskador på solceller är ganska vanligt. Detta på grund av att solcellerna är sköra och det lätt uppstår mikrosprickor i själva cellen. Både vid dålig lastning/lossning under transport men även vid installation.

Mono eller polykristallin?

Det finns olika typer av kiselceller. De heter  monokristallina eller polykristallina. Skillnaden är att i en monokristallin solcell sitter atomerna i perfekt symetri, medan en polykristallin modul inte har atomerna ordnade på detta sätt.

Rent praktisk innebär det att en monokristall modul har en något högre effekt, men är samtidigt lite dyrare att tillverka än en polykristallin cell.

Så – mer watt per panel, men också högre pris per watt.

Det blir också en viss färgskillnad då monokristallina celler är något svartare medan polykristallina celler har en blå ton.

Poly_vs_mono

Montering av celler till en modul

Först lägger man ut ett härdat glas och som standard använder man 2 mm glas, vilket motsvarar tjockleken av ett tavelglas. De lite bättre panelerna använder ett 3 mm glas, vilket motsvarar tjockleken av ett normalt fönsterglas.

Därefter läggs ett lamineringsmaterial ovanpå glaset. Beroende på kvalitet så används antingen etylvinylacetat (EVA) eller en blandning av det bättre (och dyrare) polyvinylbutural (PVB).

Cellerna monteras sedan i rader med normalt 60 (ibland 72) celler per solpanel och kopplas samman med ledande metallband.

Därefter lägger man ytterligare ett lager lamineringsmaterial och sist lägger man på baksidan.

Baksidan, som normalt är panelens svagaste punkt, består som standard av en tunn (20 mikrometer) plastfolie. Här finns även alternativ – på bättre paneler monteras istället ytterligare en härdad glasskiva.

När allt ligger på plats kör man in panelen i en vaccum-ugn och låter dem bakas så att lamineringsmaterialet smälter och skyddar cellerna inuti modulerna.

Runtom panelen monteras oftast en ram av aluminium som skall stabilisera panelen så att den inte går sönder.

På baksidan av modulen monteras en kopplingsbox med kontakter för att kunna koppla samman flera moduler med varandra.

Standardmoduler

Består av 2 mm glas, EVA laminering, plastfilm på baksidan samt en aluminiumram runtom panelen.

Glas-glas moduler

Finns i lite olika utförande – men består typiskt av 3 mm glas både fram och bak, PVB laminering och de behöver normalt ingen ram eftersom panelen är stabil i sig själv.

Läs mer om våra glas-glas paneler.

Ubbyggnad_solitek_glas