Fotovoltaisk effekt — grunden i varje solcell
Solceller bygger på den fotovoltaiska effekten, upptäckt av den franske fysikern Edmond Becquerel redan 1839. I korthet handlar det om att fotoner (ljuspartiklar) från solen slår loss elektroner i ett halvledarmaterial — oftast kisel — och skapar en elektrisk ström.
En typisk solcell består av två lager kisel: ett n-dopat lager (med extra elektroner) och ett p-dopat lager (med “hål” där elektroner saknas). Gränsen mellan dessa lager kallas p-n-övergång och det är där magin händer.
Från solljus till ström — steg för steg
När solljus träffar solcellen absorberas fotoner av kislet. Fotonernas energi slår loss elektroner som börjar röra sig genom materialet. P-n-övergången skapar ett elektriskt fält som tvingar elektronerna att röra sig i en bestämd riktning — och den rörelsen är likström (DC).
En enskild solcell producerar ungefär 0,5 volt. Genom att koppla ihop 60–72 celler i en solpanel (modul) får man 30–40 volt — tillräckligt för att vara användbart.
Från panel till vägguttag
Solpaneler producerar likström, men ditt hem drivs av växelström (AC). Därför behövs en växelriktare (inverter) som konverterar DC till AC. Moderna växelriktare har en verkningsgrad på 96–98 %.
Den producerade elen matas via en gruppcentral ut i husets elnät. Om du producerar mer el än du förbrukar matas överskottet ut på elnätet — och du får ersättning från ditt elbolag.
Verkningsgrad och utveckling
Standard solpaneler av monokristallint kisel har idag en verkningsgrad på 20–22 %. De bästa kommersiella panelerna når över 24 %. Forskningslabb har nått över 47 % med flerskiktsteknik, men det är ännu inte kommersiellt tillgängligt.
Verkningsgraden påverkas av temperatur (paneler fungerar sämre i stark hetta), skuggning, vinkel mot solen och panelens ålder. En typisk degradering är 0,3–0,5 % per år, vilket innebär att paneler fortfarande producerar runt 85 % av sin ursprungliga kapacitet efter 25 år.