Hur funkar solceller? Solenergi, effekt och verkningsgrad

Det är miljövänligt att ha solceller hemma på hustaket. När solcellsanläggningen väl är på plats sköter den sig själv. Men vad är viktigt att ha koll på innan man bestämmer sig för att installera en solcellsanläggning?

Solenergi

Solenergi är ständigt förnybar vilket betyder att den (till skillnad från fossila bränslen som kol, olja eller naturgas) inte kommer att ta slut. Energi som kommer från solens strålar kallas för solenergi. Den är ursprunget till allt liv på jorden.

Solceller omvandlar energin från solens strålar till elenergi som kan användas i hushållet medan överskottsel skickas ut i elnätet. När strålarna träffar en solcell skapas en elektrisk spänning mellan dess ovan- och undersida. Via en kabel börjar elektroner att röra sig mellan de båda sidorna, vilket gör att solel uppstår.

Energi kan mätas i kilowattimmar (kWh). Antalet kWh anger hur mycket elenergi som solcellerna har producerat under en viss tid, till exempel ett år. Det är antalet producerade kWh som är viktiga för en solcellsanläggningen. Anläggningar med samma effekt kommer att producera olika mycket elenergi, bland annat beroende på solinstrålningens storlek där du bor.

Effekt

Hur mycket användbar solel som solcellerna kan generera påverkas förstås av

• ◼︎ antalet soltimmar
• ◼︎ anläggningens storlek
• ◼︎ en rad andra faktorer

Men två viktiga begrepp att förstå och hålla isär i sammanhanget är effekt och verkningsgrad.

Effekten mäts i watt och anger hur mycket el solcellerna kan producera vid ideala förhållanden. Olika solceller har olika effekt och ju högre effekt per kvadratmeter desto bättre. Man ska inte räkna med att ens solceller kommer upp i exakt den effekt som anges, utan det är främst ett värde som underlättar jämförelse mellan olika produkter.

Den effekt som tillverkaren anger gäller vid en given solinstrålning med 0 graders infallsvinkel och en solcellstemperatur på 25 grader. Men i verkligheten varierar förutsättningarna, vilket innebär att den faktiska effekten också gör det.

Verkningsgrad

Verkningsgraden är i sin tur ett mått på hur stor del av den infångade solenergin som omvandlas till solel. Eftersom effekten påverkas av solcellstemperaturen och av solinstrålningens infallsvinkel och intensitet gör verkningsgraden också det.

En vanlig verkningsgrad är cirka 16–18 % av solinstrålningen när solcellerna är 25 grader varma. Blir solcellerna varmare än så sjunker effekten med cirka 0,4 % per grad. I Sverige är det positivt eftersom det oftast inte är så varmt här. Elproduktion i Sverige per enhet är jämförbar med den de har i mellersta Tyskland.

Men en anläggnings totala verkningsgrad beror inte bara på solcellernas verkningsgrad, utan också på energiförluster i kablar och växelriktare. Dessa förluster uppgår till 2–3 % av den tillförda solenergin.

Så här funkar solceller?

Solceller omvandlar solens strålar till solenergi. När solen lyser på solcellen blir ovansidan negativt laddad och undersidan blir positivt laddad, vilket genererar likström. För att kunna använda elen omvandlas den till växelström i en växelriktare. Man kopplar ihop ett antal solceller till en solpanel. En solpanel som är 1 X 1,65 m består av 60 solcellsmoduler.

Grovt räknat brukar man säga att en genomsnittsanläggning på ca 25 paneler (en yta på ca 43 m2) producerar ca 6 200 kWh på ett år, men detta varierar givetvis beroende på antal soltimmar, takets läge, lutning, och en rad andra faktorer.