Solcelle

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
(Omdirigert fra Solcellepanel)
Gå til: navigasjon, søk
En solcelle

En solcelle omdanner solenergi direkte til elektrisk energi ved hjelp av fotovoltaisk effekt. Den elektriske energien kan brukes direkte i et elektrisk apparat, den kan lagres i batterier eller transporteres til en forbruker via strømnettet. Solceller skiller seg dermed fra termiske solfangere, som tar opp energi fra sola i form av varme.

Vanligvis lages solceller av et materiale som er en halvleder, typisk krystallinsk silisium (multikrystallinsk eller monokrystallinsk). Noen alternativer er tynnfilm solceller som CdTe (Kadmium-Tellurid), CIGS (av engelsk Copper indium gallium selenide – Kobber indium gallium selenid), CuInSe2 (Kobber Indium diselenid) eller amorft silisium. I tillegg finnes elektrokjemiske solceller, de såkalte Grätzelceller, hvor et fargestoff i kombinasjon med en halvleder omformer solenergien. Videre forskes det mye på hvordan solceller kan forbedres ved hjelp av nanoteknologi.

Produksjon[rediger | rediger kilde]

Produksjonsprosessen for tradisjonelle multikrystallinske solceller av silisium starter med kvarts som renses til såkalt solcellekvalitet (eng. SOG-Si), dvs. Si>99,9999%. I dag skjer dette ved den såkalte Siemensprosessen hvor materialet fordampes til gass før det renses, en prosess som krever mye energi. Det rene halvledermaterialet blir deretter støpt om til såkalte ingots (ca. 1,5m x 1,5m x 0,4m) som igjen skjæres opp i blokker (0,156m x 0,156m x 0,3m). Ved hjelp av trådsager sages blokkene opp i tynne skiver, såkalte wafere, hver med tykkelse lik ca. 0,2mm. Waferne er grå av farge med tydelig kornstruktur (ligner på et puslespill) men blir etterhvert blå (eller blå-lilla) som følge av tykkelsen på antirefleksbelegget som påføres etter at materialet er teksturert og dopet. Til slutt brennes kontakter av sølv gjennom antirefleksbelegget og cellen kan sammenmonteres med flere andre i et panel.

Det mest vanlige alternativet til multikrystallinske solceller er monokrystallinske celler. Ved fremstilling trekkes en enkrystall i steden for å støpe en multikrystallinsk ingot. Etter saging gir dette celler med samme blåfarge som de multikrystallinske cellene, men solceller laget fra enkrystaller kan enkelt gjenkjennes ved at cellene blir åttekantede i steden for firkantet. Dessuten er kornstrukturen borte slik at en celle har samme farge over hele cellen.

Solceller av andre typer kan ha andre farger, f.eks. er solceller av CdTe sorte.

Virkningsgrad[rediger | rediger kilde]

Oppgitte virkningsgrader på solceller, dvs. hvor mye av den innkommende energien som omdannes til strøm, bedres gradvis som følge av forskningsinnsatsen på området. Noen typiske tall for kommersielle solceller kan likevel være ca. 16% for multikrystallinsk silisium, monokrystallinske celler leverer typisk 18%, CIGS celler leverer ca. 10%, CdTe ca. 8% og Grätzelceller omtrent 10%. Teoretisk maksimal virkningsgrad er 87% med forsterket lys og annen oppbygging av cellestrukturen, mens solceller med dagens struktur (som beskrevet på denne siden) har en øvre effektivitetsgrense lik 31%.

Virkemåte[rediger | rediger kilde]

Solceller produserer elektrisitet ved hjelp av fotovoltaisk effekt. I solcellen blir elektroner som midlertidig er kommet i en høyere energitilstand etter å ha blitt truffet av et foton (såkalte "frie" elektroner) tvunget ut i en ytre elektrisk krets hvor denne energien avgis, før elektronene igjen returnerer til cellematerialet. Men for at de frie elektronene skal tvinges ut i den ytre elektriske kretsen må det finnes en p/n-overgang inne i selve materialet som innebærer at et elektrisk felt adskiller elektronene fra sine vanlige posisjoner. I praksis gjøres dette ved å dope materialet, dvs. at den ene siden av waferen påføres bor (som har ett elektron mindre i ytterste elektronbane) og den andre siden fosfor (som har et elektron mer). Under en oppvarmingsprosess vil de nye atomene diffundere inn i materialet slik at p-type silisium oppstår på bor-siden mens n-type silisium oppstår på fosfor-siden. Frie elektroner blir nå flyttet mot kontaktene på overflaten og waferen er blitt en solcelle.

Elektronvandringen lager en elektrisk strømkrets. En celle leverer ca. 0,48 volt. For å få en praktisk nyttbar ytelse fra solceller, er det vanlig å seriekoble dem i et solcellepanel slik at spenningen tilpasses et likestrømsanlegg på 12 volt.

Solceller brukes på mange områder. De har vanligvis blitt brukt der elektrisitet fra strømnettet ikke er tilgjengelig, slik som i avsidesliggende strøk, satellitter, håndholdte kalkulatorer, sambandsutstyr og så videre. På grunn av økende behov for energi har denne fornybare energikilden fått stor betydning i enkelte land som et tillegg til olje.

Solcelleindustri i Norge[rediger | rediger kilde]

REC Silicon, tidligere Renewable Energy Corporation, med hovedkontor i Sandvika har silisiumproduksjon i Butte og Moses Lake i USA, mens REC Solar har solcelle- og modulproduksjon i Singapore. RECs waferproduksjonen i Norge ble slått konkurs i august 2012. Andre viktig norske aktører innen solcellebransjen er Elkem Solar (Kristiansand) og Norsun (Årdal).

Se også[rediger | rediger kilde]

Eksterne lenker[rediger | rediger kilde]