Så funkar tekniken

Du kan installera solpaneler helt utan att veta hur tekniken funkar. Om du är nyfiken så ger vi här lite basfakta om hur tekniken funkar – du väljer själv hur mycket du vill veta.

Hur funkar solceller – den kortfattade förklaringen

Solceller består av en tunn skiva kisel, ett så kallat halvledarmaterial, med kontakter på framsidan och baksidan. När solljuset träffar solcellen får framsidan en negativ laddning. Det skapas då en spänning mellan den positivt laddade baksidan och den negativt laddade framsidan. Metallkontakterna på fram- och baksidan fångar upp denna spänning vilket ger elektricitet. Eftersom denna el är likström, och vårt elnät transporterar växelström och de flesta av våra elektriska apparater drivs av växelström, behövs en växelriktare som omvandlar elen från solcellerna till växelström.

Solens energi

Solen är en förnybar energiskälla. Den del av jorden som vetter mot solen får en stor mängd solenergi. Man brukar tala om solinstrålning när man mäter mängden solenergi på en given yta under en given tidsrymd. Närmare ekvatorn har man en större solinstrålning, men även södra Sverige har en solinstrålning som är högre än vad många tror – nästan lika stor som norra Tyskland. I Sverige uppskattas den genomsnittliga solinstrålningen till 1060 kWh/m² per år – kolla på SMHI:s Sverigekarta över solinstrålning för att skapa dig en uppfattning om hur det ser ut där du bor.

Principen för en solcell

En solcell består av en kiselplatta, en så kallad halvledare. Den kallas halvledare eftersom den leder ström, men inte lika bra som ett ledande material som metall. Halvledarteknik är grundläggande för mycket av den teknik vi tar för given idag, såsom kretsarna i din mobiltelefon eller dator.

Solceller utnyttjar den fotovoltaiska effekten, som gör att man kan omvandla ljusenergi från solen (i form av fotoner) till elektrisk energi (elektroner).

Vad händer när solen skiner på en solcell? Solljuset består av pyttesmå partiklar som kallas fotoner. När dessa når silikonatomerna på solcellen överför de sin energi vilket gör att elektroner från silikonatomerna kan frigöras. Att elektroner hoppar ur sin tidigare bana är bara första steget. För att vi ska kunna få elektricitet behöver dessa eletroner samlas upp på något vis. Detta görs genom att skapa en elektrisk obalans inom solcellen, vilket gör att det blir som en nedförsbacke, så att alla elektroner åker åt samma håll.

Denna obalans skapas genom att silikonatomer binder sig till varandra i en regelbunden och tajt struktur. Genom att sätta in små mängder av andra grundämnen i denna struktur kan man skapa två olika typer av silikon: n-typ, som har extra elektroner, och p-typ, som saknar elektroner och på så sätt har lämnat hålrum efter sig i elektronskalet.

I en solcell ligger dessa två material bredvid varandra, med silikonet som har extra elektroner överst. När en foton träffar panelen så frigörs elektroner i det översta skiktet och kan hoppa över till hålrummen i silikonet i det undre lagret. Processen gör att ett elektriskt fält skapas över solcellen och sker med miljontals elektroner i sekunden.

Solceller kopplas samman i solpaneler

Solceller sätts samman i solpaneler, vanligen 6x10 solceller vilket ger en panelstorlek på ungefär 1x1,6 meter. En solpanel består av flera lager där själva solcellerna ligger i mitten. Under solcellerna ligger en folieskiva, och under den en stabiliserande metallplatta. Ovanför solcellerna sitter först en plastfilm och sedan en glasskiva.

Växelriktare – varför behövs det och hur funkar den?

Växelriktaren är lika viktig som solpanelerna. Den elektricitet som skapas av solcellerna är likström – strömmen flyter åt samma håll hela tiden. Vårt elnät och våra apparater drivs av växelström, dvs strömmen ändrar ständigt riktning (50 gånger i sekunden).

I en växelriktare ingår vanligen tre delar:

  • För att få så mycket energi från panelerna som möjligt används en typ av komponent som kallas MPPT (Maximum Power Point Tracking). Dessa MPPT:er sitter närmast panelerna och justerar kontinuerligt så att man kan utvinna maximalt möjliga effekt.
  • DC-DC omvandlare. Den tar panelens höga spänning och omvandlar den till en normal och fast spänning som kan användas i elnätet.
  • Tills sist har vi själva DC-AC omvandlaren. Det är denna som är den faktiska växelriktaren, som omvandlar likström till växelström.

Optimeringsteknologi för att hantera skuggor

Även om någon del av solcellssystemet är skuggad påverkas inte hela systemet. I tidigare generationers system så var det inte så – där drog en skuggad panel ner produktionen för hela anläggningen (ungefär som när en enda glödlampa i julgransbelysningen slutar fungera och får hela slingan att sluta lysa). Denna optimeringsteknologi innebär att solcellspaneler som monteras i öst- eller västrikning bara ger några procents försämring av verkningsgraden jämfört med ett söderläge.