Allt om solceller och solenergi i Sverige

Fotovoltaik och solvärme är två helt olika sätt att utnyttja solenergi. Fotovoltaik använder solceller som omvandlar solljus direkt till elektricitet genom den fotovoltaiska effekten. Solcellerna är gjorda av halvledarmaterial som kisel och producerar likström som sedan kan omvandlas till växelström via en växelriktare.

Solvärme däremot använder solfångare för att värma upp vatten eller annan vätska direkt. De vanligaste typerna av solfångare är plana, koncentrerande eller vakuumrör. Solvärme används främst för uppvärmning av byggnader och produktion av tappvarmvatten i villor.

Båda teknikerna kan komplettera varandra i samma byggnad - fotovoltaik för elproduktion och solvärme för vattenvärmning och uppvärmning.

Bandgapet är den minsta energi som krävs för att föra en elektron från valensbandet till ledningsbandet i halvledarmaterialet. Det avgör vilka våglängder av ljus som solcellen kan absorbera och omvandla till elektricitet - ljus med energi under bandgapet går rakt igenom utan att generera ström.

For kristallina kiselsolceller är bandgapet optimerat för synligt ljus och nära-infraröd strålning. Olika halvledarmaterial har olika bandgap - till exempel har galliumarsenid ett annat bandgap än kisel, vilket gör det lämpligt för andra ljusförhållanden.

Tredje generationens solceller som perovskitceller och kvantprick-solceller kan ha justerbara bandgap, vilket möjliggör optimering för olika delar av solspektrat. Detta kan teoretiskt ge mycket högre verkningsgrader än dagens konventionella solceller genom att bättre matcha solens energispektrum.

Solcellernas ledningsförmåga ökar med temperaturen, vilket är motsatsen till vanliga metalledare vars ledningsförmåga sjunker när det blir varmare. Detta beror på att solceller är gjorda av halvledarmaterial, främst dopat kisel.

I en halvledare leder strömmen genom termiskt exciterade elektroner. När temperaturen stiger ökar antalet tillgängliga exciterade elektroner exponentiellt, vilket förbättrar ledningsförmågan dramatiskt. För vanliga metalledare försämras däremot ledningsförmågan eftersom elektronerna sprids mer mot kristallgittrets vibrationer (fononer) vid högre temperaturer.

Detta betyder att solcellernas elektriska egenskaper faktiskt förbättras något vid högre temperaturer, även om den totala effektiviteten kan påverkas av andra faktorer som värmeförluster. Fenomenet förklarar varför dopning av kisel med små mängder andra ämnen är så viktigt - det skapar fler tillgängliga elektroner för strömledning.

Nederländerna har den högsta andelen solel per invånare i EU, vilket beror på flera faktorer. Produktionen har ökat explosionsartat - 400 gånger mellan 2010-2023, motsvarande en årlig tillväxt på 57%. År 2024 hade omkring 35% av alla hushåll solceller installerade.

Landet har implementerat ett omfattande stödsystem som inkluderar nettodebitering av elproduktion, återbetalning av moms, SDE-stöd, energiinvesteringsavdrag för företag och förbättrade energimärkningar för bostäder med solceller. Produktionen domineras av små anläggningar - nästan 80% kommer från anläggningar under 10 kW (2017).

Trots att solinstrålningen endast är omkring 1 300 kWh/m² per år (jämfört med Sveriges ~1 000 kWh/m² i söder), har den politiska viljan och ekonomiska incitamenten gjort solenergi mycket attraktivt för nederländska hushåll. Kapaciteten planeras öka till 55 GW år 2035 och 180 GW år 2050.

Tredje generationens solceller representerar den senaste utvecklingen inom solcellsteknologi och inkluderar flera innovativa material och tekniker. Organiska solceller använder kolbaserade polymerer istället för kisel och kan tillverkas med enklare processer.

Grätzelsolceller (DSSC - dye-sensitized solar cell) använder färgämnen för att absorbera ljus, liknande fotosyntesen i växter. Kvantprick-solceller utnyttjar nanoskaliga halvledarpartiklar där elektronernas energinivåer kan kontrolleras genom att ändra partikelstorlek.

Perovskitsolceller är särskilt lovande och använder material med perovskitstruktur som har visat imponerande verkningsgrader i laboratorium. Dessa material kan potentiellt tillverkas billigare än traditionella kiselceller och har flexibilitet för olika tillämpningar.

Tredje generationens celler är fortfarande under utveckling men lovar lägre tillverkningskostnader, större flexibilitet i användning och möjlighet till högre verkningsgrader än dagens kristallina kiselceller.