Hur fungerar solceller – kortfattat
En solcell består av en tunn skiva av ett halvledarmaterial med kontakter på fram- och baksidan. När solinstrålningen (ljuset) träffar solcellen polariseras den så att framsidan blir negativt– och baksidan positivt laddad. Metallkontakterna på fram- och baksidan tar upp laddningen i form av elektrisk ström.
SOLCELLER - FUNKTION
De solcellsanläggningar som har installerats de senaste åren använder i huvudsak två olika modultyper. Den ena modultypen är uppbyggd av kristallina kiselsolceller och den andra är uppbyggd av amorfa kiselsolceller, eller andra halvledarmaterial (t.ex. CdTe, CIGS), i dagligt tal så kallade tunnfilmssolceller.
En enstaka kiselsolcell ger cirka 0,5 volt, vilket är för låg spänning för att vara praktiskt användbar. Det är också anledningen till varför man seriekopplar ett antal celler (30-36 stycken för batteriladdning, 50-72 stycken för nätanslutning) i en modul för att de tillsammans ska komma upp i en lämplig spänning – till exempel för att kunna användas för laddning av ett 12 volts blybatteri eller för att anslutas till en växelriktare.
SOLCELLER & VERKNINGSGRAD
Solceller fungerar så länge det finns solinstrålning, det vill säga så länge solen skiner. Solcellen producerar alltså el även om solen går i moln eller om det är mulet. Det är också solinstrålningen, tillsammans med solcellens yteffektivitet, som avgör hur mycket el den kan producera.
En solig dag i Sverige har solens stålar en effekt på cirka 1000 W/m2 medan den en mulen dag ger mindre. Vanliga 60-cells moduler har idag en verkningsgrad på omkring 17 % vilket betyder att om solen skiner med en effekt om 1000 W/m2 ger den ca 280W – med en högre verkningsgrad ökar också utbytet. Alla solceller har dock en temperaturkoefficient som förklaras nedan.
SOLCELLER - TEMPERATURKOEFFICIENT
Alla solceller har som sagt en temperaturkoefficient som enkelt kan förklaras som att med ökad celltemperatur minskar verkningsgraden i cellen och tvärtom. Temperaturkoefficienten är normalt ca -0,34 % per ökad °K.
Varje solcellsmodul testas i STC (standard testing conditions), översatt på svenska blir det ungefär ”Standardiserade testförhållanden”. Dessa förhållanden innebär 1000 W/m2 solinstrålning, AM 1.5 (vilket är luftmassan ljuset passerar genom och som påverkar ljusspektrumet) och 25° C celltemperatur. Testerna fastställer bland annat solcellsmodulens effekt och yteffektivitet.
Vid 800 W/m2 solinstrålning, NOCT (normal celltemperatur – 20°C) och AM 1.5 ser man hur temperaturen samt den minskade solinstrålningen minskar solcellens effekt.
SOLINSTRÅLNING SVERIGE
Kartan visar den genomsnittliga solinstrålningen i Sverige och bilden visar hur olika placeringar av solceller ger olika procentuella effektskillnader. För att uppskatta hur mycket solel din solcellsanläggning kommer att producera per år tar du solinstålningen multiplicerat med placeringen. Summan av det multipliceras sedan med antalet installerad kW.
Exempel – Beräkna solelsproduktion
För en installerad solcellsanläggning på 5kW (45° lutning, rakt söderut) i Stockholm skulle beräkningen bli (1000 * 1,12) * 5 = cirka 5600 kWh.
EU-kommissionen har ett bra verktyg för dig som vill göra mer exakta beräkningar. Du kan också läsa mer om hur du går till väga för att beräkna solcellers effekt och produktion.
KOMBINERA SOLCELLER OCH BERGVÄRME
En tvåbarnsfamilj gör av med ca 7000 kWh/år i hushållsel och en normalvilla i Sverige förbrukar mellan 12000-25000 kWh/år beroende på uppvärmning. Oavsett vad du har för uppvärmning och hur effektivt ditt hus är kommer du alltid att ha en elförbrukning – den elen kan du lika gärna producera själv. Detta betyder att solceller är lönsamt och går utmärkt att kombinera med exempelvis solvärme eller bergvärme.
NÄTANSLUTNING ELLER OFF-GRID
Solceller har många olika applikationsområden men de två vanligaste man skiljer mellan är solcellssystem för nätanslutning och icke nätanslutna solceller, så kallat off-grid.
Solceller Nätanslutning
Solceller för nätanslutning fungerar på det sättet att solcellerna seriekopplas i så kallade strängar. Genom att öka spänningen i strängen går det då att minska kabelförluster. När solcellerna sedan kopplas in i en växelriktare görs den likström som bildas när solens strålar träffar cellerna om till växelström. Växelströmmen fasas sedan in på din sida av elmätaren. Detta ger dig möjligheten att i största möjlig mån själv förbrukar den solel som du producerar.
Om du själv inte förbrukar all el, och får en överproduktion, finns möjligheten att sälja el från solceller tillbaka till elnätet via ditt elbolag. Om du har behov för mer än vad du producerar köper du istället resterande el från nätet.
Solceller Off-grid
Anläggningar med off-grid-solceller kan se ut på flera olika sätt. Förenklar består dessa anläggningar av solceller som kopplas till en laddregulator som i sin tur sköter uppladdningen av en batteribank. På detta sätt kan du lagra elen du producerar och använda den när du behöver den. Vanliga applikationsområden för fristående solcellssystem är fritidshus, båt och husbil.
HUR PÅVERKAR SOLCELLER MILJÖN?
Solceller är en hållbar energikälla som efter tillverkning är helt fri från koldioxidutsläpp. När solcellen har suttit uppe i cirka två år har den genererat mer energi än vad som har gått åt för att producera den.
De solceller som vi jobbar med har en linjär effektgaranti på upp till 30 år och under de åren har du också, genom den investeringen, bundit ditt elpris för den el som anläggningen producerar.
Eftersom solcellsanläggningen saknar rörliga delar krävs minimalt underhåll. Anläggningarna monteras oftast på befintliga byggnader och därför behöver inte någon mark avhållas för projektet.
Genom att investera i en solcellsanläggning bidrar du till ett mer hållbart samhälle.