Solstrålning i Sverige — instrålning, årstidsvariation och PVGIS-data
Hur mycket solenergi når Sverige? En teknisk genomgång av global horisontell instrålning, direktstrålning vs diffusstrålning och hur PVGIS-data kan användas för planering.
Prestanda & mätning
Vanliga frågor om prestanda & mätning
Vad är Shockley-Queisser-gränsen?
Shockley-Queisser-gränsen är den teoretiska maxgränsen för verkningsgrad hos en solcell med en enda p-n-övergång. Den beräknades 1961 av William Shockley och Hans-Joachim Queisser till 33,7 % vid ett bandgap på 1,34 eV. Begränsningen beror på tre huvudsakliga förlustmekanismer: fotoner med lägre energi än bandgapet absorberas inte, fotoner med högre energi än bandgapet ger överskottsvärme (termalisering), och oundviklig strålningsrekombination. Kisel, med bandgap 1,12 eV, har en teoretisk max runt 29 %. Multijunktionsceller som staplar olika halvledarmaterial kan överstiga gränsen — labrekord ligger på 47,6 % med trippeljunktion III-V-celler.
Vad betyder solarkonstanten och hur påverkar den solcellsproduktion?
Solarkonstanten är 1350 W/m² - den genomsnittliga soleffekt som träffar jordens atmosfär på ett års avstånd från solen. Detta är det teoretiska maximum som kan nås utanför atmosfären.
På jordytan når dock endast 168 W/m² i genomsnitt efter att atmosfären absorberat och reflekterat bort strålning. I södra Sverige kan man räkna med cirka 1000 kWh/m²/år solinstrålning som tumregel.
Praktisk betydelse för solceller: Denna instrålningsnivå avgör hur mycket el dina solpaneler kan producera. En 1 kW solcellsanläggning i södra Sverige kan därför förväntas producera omkring 900-1100 kWh per år.
Vad händer med solcellernas prestanda när temperaturen ökar?
Solcellernas verkningsgrad minskar när temperaturen ökar, vilket kan verka motsägelsefullt eftersom de behöver solljus för att fungera. Kristallina kiselsoceller förlorar typiskt 0,4-0,5% av sin effekt per grad temperaturökning över 25°C.
Detta beror på halvledarfysiken - när temperaturen stiger ökar antalet termiskt exciterade elektroner i kislet, men samtidigt minskar spänningen över solcellen och det elektriska motståndet ökar. Bandgapet i halvledarmaterialet påverkas också av temperaturen, vilket förändrar hur effektivt ljuset omvandlas till elektricitet.
På en varm sommardag kan solcellspaneler nå 60-70°C, vilket betyder 15-20% lägre effekt jämfört med standardtestbetingelser. Därför är god ventilation bakom panelerna viktigt vid installation. Intressant nog kan solceller faktiskt prestera bättre under klara, kalla vinterdagar när det är mycket snö som reflekterar extra ljus mot panelerna.