Hur fungerar solceller?
Solceller (även kallade fotovoltaiska celler eller PV-celler) omvandlar solljus till elektricitet. De är de viktigaste delarna i solpaneler. Även om en solpanel ser enkel ut är varje solcell konstruerad för att fånga upp ljus och omvandla det till elektricitet. Kortfattat kan man säga att solceller fungerar genom att solljus används för att frigöra elektroner, separera laddningar inuti solceller för att därefter skicka elektroner genom en krets för att producera elektricitet.
Hur det fungerar i korthet
Solceller fungerar tack vare något som kallas den fotovoltaiska effekten. Ljus består av små energipaket som kallas fotoner. När fotoner träffar vissa material kan de överföra energi till elektroner. Om elektronerna börjar röra sig på ett kontrollerat sätt blir den rörelsen elektrisk ström. En solcell är konstruerad för att göra tre saker:
- Absorbera solljus
- Separera elektriska laddningar så att de inte tar ut varandra
- Skicka laddningarna genom en krets så att vi kan använda elen
Vad cellen är gjord av
De flesta solceller är gjorda av kisel, ett material som är bra på att kontrollera elektricitet. Kisel förändras något genom att man tillsätter mycket små mängder av andra material. Detta kallas dopning. Det skapar två lager:
n-typskikt: har extra elektroner
p-typskikt: har extra hål (tomma utrymmen som fungerar som positiva laddningar)
Där dessa två lager möts kallas det för en pn-övergång. Denna övergång skapar ett internt elektriskt fält, som hjälper till att driva elektroner och hål i motsatta riktningar.
Vad som händer när solljus träffar cellen
När solljus träffar cellen absorberas vissa fotoner av kislet. Om en foton har tillräckligt med energi kan den frigöra en elektron. Detta skapar två saker:
- en fri elektron (negativ laddning)
- ett hål (positiv laddning)
Det elektriska fältet vid pn-övergången hjälper till att separera dem:
- elektroner rör sig mot n-typsidan
- hål rör sig mot p-typsidan
Denna separation skapar en spänning (en elektrisk krafta). Om du ansluter solcellen till en kabel och en enhet kommer elektroner att flöda genom kabeln. Den flödande elektriciteten är likström (DC).
Från en solcell till en panel
En solcell ger endast en liten spänning. För att få användbar kraft kopplas många celler ihop:
- i serie för att öka spänningen
- parallellt för att öka strömmen
En solpanel är ett paket med många solceller som är förseglade under glas och skyddande lager så att den kan hantera regn, vind och värme under många år.
Effektivitet spelar roll
Solceller kan inte omvandla allt solljus till elektricitet. En del energi går förlorad eftersom: en del ljus studsar bort från ytan en del energi omvandlas till värme vissa elektroner och hål återförenas innan de kan samlas in För att minska dessa förluster använder solceller ofta speciella ytstrukturer och beläggningar.
Solenergi i hemmet
Solceller producerar likström, men de flesta hem använder växelström. Solenergisystem har därför vanligtvis en växelriktare som omvandlar likström till växelström. Mängden energi du får beror också på skugga, temperatur och hur panelerna är riktade mot solen.