Hur fungerar solceller? Så kan vi utnyttja solenergi

2022-08-12 15:11

De blir en allt vanligare syn – svarta eller blå rektangulära paneler ovanpå hustak, både i städerna och i lantliga miljöer. Solpaneler tar vara på solens strålar och omvandlar dem till miljövänlig el. Men hur fungerar det hela rent tekniskt? I den här artikeln tittar vi närmare på solceller och solenergi.

Du har säkert hört talas om solceller och deras funktion som alstrare av el. Kanske har en eller flera av dina grannar solpaneler på sina tak. Däremot är det inte självklart att känna till vad de består av, eller hur de fungerar i praktiken. Här nedan går vi igenom solcellernas beståndsdelar och tekniken bakom solel.

Vad är solceller?

Solceller kan alstra el direkt från solens ljus, utan att en generator behövs. Det finns några olika typer av solceller. I den här artikeln fokuserar vi på de vanligaste solcellerna: kristallina kiselsolceller, som utgör runt 95 procent av världsmarknaden i nuläget.

Den kristallina kiselsolcellen är vanligtvis cirka 15 x 15 cm stor och cirka 0,2 mm tjock. Solcellen består till största delen av glas – ungefär två tredjedelar av dess vikt utgörs av glas. De andra huvudkomponenterna är en aluminiumram, en mindre mängd plast och kisel. Det är kislet i solcellen som är nyckeln till dess elproduktion.

Ström, halvledare och kretsar

Det vi tänker på som ström är laddade partiklar, som rör sig med hjälp av en spänning. Om det är högre potential i ett område, vill elektroner röra sig till ett område med lägre potential. Det är detta som är en elektrisk ström.

För att elektronerna ska kunna förflytta sig, behöver de ett ledande material. Vanliga exempel på ledande material är metaller av olika slag. Kisel däremot tillhör de grundämnen som brukar kallas för halvledare. Det innebär att det ibland leder ström och ibland inte. Med dagens teknik kan vi påverka den ledande förmågan. Kislet prepareras kemiskt så att det skapas en inbyggd spänning i själva materialet. Samtidigt bildar man ett överskott av elektroner på ena sidan av materialet, och ett underskott på den andra sidan.

Vi har alltså en tunn kiselplatta med en positivt laddad sida och en negativt laddad sida. Denna halvledarkomponent är kärnan i solcellen. Runt kislet finns metallkontakter. När en halvledare har metall runt sig har man skapat en elektrisk krets. Tack vare kislets inbyggda spänning, kan elektronerna röra sig åt ena hållet, men inte åt det andra. Nu behövs bara själva rörelsen, och det är här solens strålar kommer in.

Fotonerna aktiverar solcellen

Solens ljus består av fotoner som träffar jorden med olika våglängd. Varje foton är som ett litet paket av energi som halvledaren absorberar. Denna energi laddar elektronerna och gör dem mer benägna att röra sig. Eftersom det finns en positiv och en negativ sida av kiselplattan, så kommer elektronerna till slut att hoppa över från den positiva till den negativa. Vi har fått en elektrisk ström som är redo att tas tillvara.

Varje enskild solcell producerar en ganska svag ström, och därför kopplar man samman dem för att öka produktionen. En solpanel är helt enkelt flera solceller som är sammankopplade. En solpanel som mäter 1,0 x 1,65 meter består av 60 solceller. Flera solpaneler tillsammans kan kallas solcellsanläggning eller solcellssystem.

Så blir solenergi till el – steg för steg

Du har solpaneler uppbyggda av solceller på ditt tak, och solen skiner på dem. Men hur blir solens strålar till el inuti ditt hus? Så här går det till, steg för steg:

  1. Solens strålar aktiverar solcellerna och får dem att producera ström. Denna ström är i form av likström (DC). I de flesta byggnader är växelström (AC) standard, så därför behöver strömmen omvandlas för att elen ska kunna distribueras i din villa och på det allmänna elnätet.
  2. Likströmmen leds till en växelriktare. Växelriktaren omvandlar effektivt likströmmen till växelström. I moderna solcellssystem kan det finnas en växelriktare för hela systemet, eller flera mindre som sitter bakom solpanelerna. Växelströmmen är sedan redo att användas i husets vägguttag (230 V spänning).
  3. Växelströmmen matas vidare till byggnadens elcentral. Här fördelas strömmen och hamnar där den behövs – till exempel i lampor, vitvaror och andra elektriska apparater som är igång.
  4. Elen som inte direkt används i huset leds automatiskt ut på elnätet, så att den inte går förlorad. Solelen som din villa matar ut används rent praktiskt direkt av de som bor nära dig och köper sin el från elnätet.
  5. En elmätare kontrollerar hur mycket el du själv har använt, och hur mycket du har sålt till elnätet. Du får sedan ersättning för den solel du sålt, både av ditt nätbolag och din elhandlare.

Hur fungerar solceller med batteri?

Som ett komplement till din solcellsanläggning kan du ha ett solcellsbatteri. Då lagras den solel som du inte använder i batteriet, istället för att matas ut i elnätet. Du kan sedan använda din egen lagrade solel vid behov, även när solen har gått ner.

Fungerar solceller även när solen inte skiner?

Så länge solen gassar är det lätt att föreställa sig solelen strömma in i huset. Men klarar solpanelerna av att producera solel även när det är mulet? Faktum är att solpanelerna påverkas en hel del av molnigt väder. Vid lättare molnighet sjunker anläggningens produktion med hälften. Om det är helt mulet hamnar produktionen på endast 5 till 10 % av anläggningens kapacitet. När solcellsanläggningen ska installeras är det viktigt att man placerar den klokt, så att den inte skuggas av träd utan får så mycket direkt sol som möjligt.

Men på natten då? Vanliga solceller, som de ser ut idag, behöver synligt ljus för att kunna alstra el. Därför producerar solcellerna ingen el på natten. Men det finns ett undantag: norra Sverige får midnattssol, vilket gör att en anläggning där kan generera solel även nattetid.

Hur fungerar solceller på vintern?

Många undrar om det lönar sig att installera solceller i Sverige, eftersom vi har så långa och mörka vintrar. Men faktum är att solceller fungerar även på vintern. Så länge det finns dagsljus klarar solcellerna av att producera el, även om det är märkbart mindre än på sommarhalvåret. På vintern står solen lägre vilket ger en något sämre infallsvinkel. Detta påverkar mängden solel som produceras, men inte så mycket som man kanske tror. Dessutom tyder en studie från forskningsinstitutet SINTEF på att snö på marken reflekterar solens strålar, så att solcellerna kickar igång lite extra.

Ska man ha solceller på taket eller på marken?

Det vanligaste för en privatperson är att ha solpaneler på taket till ett bostadshus eller en annan byggnad på tomten. Men man kan också ha solpaneler på marken. Det kan vara ett alternativ om man inte har plats på taket, om det finns bygglovskrav i området eller om taket ofta ligger i skugga. Det blir också lättare att komma åt och underhålla solcellerna om de står på marken. Lönsamhetsmässigt så blir det oftast inte mer lönsamt att ha solcellerna på marken – om man har ett tak som ändå är lämpligt för solceller. En nackdel med markmonterade solceller är att de tar ny yta i anspråk, medan takmonterade nyttjar en redan bebyggd yta. Dessutom blir solcellsanläggningen mer lättillgänglig för eventuella tjuvar om den står på marken.

Solenergi är miljövänlig

Solenergi är den energi som träffar jorden via solens strålar och är grunden till allt liv på vår planet. I vardagligt tal brukar solenergi fungera som ett samlingsnamn för både solel (som solceller producerar) och solvärme, som vi kan få genom att använda solfångare. Solenergi är en så kallad förnybar energikälla, vilket innebär att den inte kommer att ta slut inom en överskådlig framtid. Solenergi avger inte heller några utsläpp av koldioxid när den utvinns. Därför kan man räkna el som kommer från solenergi som både miljövänlig och hållbar. Det stämmer att själva produktionen av en solcellsanläggning orsakar utsläpp i sig självt, men dessa utsläpp har driften kompenserat för på några fåtal år.

Elskling hjälper dig rätt bland elbolagen

Går du i tankar om att byta elbolag, kanske till ett bolag där mycket el kommer från solenergi? Här på Elskling kan du jämföra flera olika elbolag samtidigt, utan att det kostar dig något. Jämför villkor och priser snabbt och smidigt för att hitta det bästa valet för dig.

Om elskling.se - Sveriges ledande tjänst för jämförelse och byte av elavtal
elskling.se erbjuder privatpersoner och företag ett kompetent, enkelt och objektivt verktyg som underlättar krångliga jämförelser och bytesförfaranden och därmed stimulerar och ökar antalet som aktivt väljer elhandelsbolag. Sedan starten 2007 har sajten hjälpt över 700 000 svenskar att jämföra och byta elavtal på elskling.se. Företaget grundades och drivs sedan starten 2007 av fem civilingenjörer från KTH som efter några års erfarenhet från näringslivet samlades kring idén om att det behövs en oberoende, heltäckande tjänst av hög kvalitet som ökar transparensen på den svenska elmarknaden. Elskling AB blev utsedd till ett Gasellföretag 2012 av Dagens Industri. www.elskling.se

Gör en prisjämförelse

Ha din elräkning till hands och kontrollera att du inte är bunden vid ditt nuvarande elavtal