Ursprunglig fråga:
Hej! Jag skriver ett arbete i skolan om solceller. När jag har letat information om hur solcellerna fungerar så står det först och främst att solcellen polariseras när den träffas av solljus så att framsidan blir negativt laddad och baksidan positivt laddad. Min fråga är då hur detta fungerar? Vad menar man med polariseras och hur polariseras solcellen enbart av solljuset?
/My S, österslätt, Karlshamn

Svar:
Hej My! För att förstå detta ordentligt måste man förstå halvledare och p-n övergångar (dioder). En bra förklaring på engelska finns på länk 1. Photovoltaic_cell , Photovoltaics och Solar_cell är lite mer avancerade.

Svenska Wikipedia (Solcell#Hur_en_solcell_fungerar ) säger:

En solcell är en typ av fotodiod. Solcellen består av två skikt: P-skikt och N-skikt. Det vanligaste ämnet i solcellen är kisel som har fyra valenselektroner. N-skiktet är sedan dopat med ett ämne med fem valenselektroner, exempelvis fosfor, och p-skiktet är dopat med ett ämne med tre valenselektroner, exempelvis bor. Alltså fattas det elektroner i p-skiktet, medan det blir extra elektroner i n-skiktet. Elektronkoncentrationerna är alltså olika på ömse sidor om kontaktskiktet. Diffusion leder då till att elektroner i n-skiktet vandrar över till p-skiktet. Det n-dopade skiktet blir positivt laddat, och det p-dopade skiktet bli negativt laddat, med ett starkt elektriskt fält däremellan. I mörker finns här inga fria elektroner.

Men kommer det en foton från solljuset ger den ifrån sig sin energi till elektronen och om fotonen har tillräcklig energi kommer elektronen att exciteras. När elektronen hamnar i det elektriska fältet mellan skikten, sveps den till det positivt laddade n-skiktet, där den kan ledas ut i en yttre krets (elledning).

Solceller tappar i verkningsgrad när temperaturen stiger. Det har visat sig att det är förhållandevis enkelt att använda passiv kylning och därmed minska förlusterna när temperaturen stiger.

De inkommande ljusfotonerna avlämnar alltså sin energi genom att lyfta en elektron från valensbandet (där elektronerna är bundna till en viss atom) till ledningsbandet (där elektronerna är fria att röra sig i hela kristallen.

Bilden nedan från Wikimedia Commons visar 14 MW Nellis Solar Power Plant som är Nordamerikas största fotovoltaiska anläggning och ligger i Nellis Air Force Base i Nevada. Panelerna styrs så att de alltid är vinkelräta mot solen.

Nyckelord: solenergi [14]; solcell [7];

1 http://science.howstuffworks.com/solar-cell.htm
2 http://news.mit.edu/2016/hot-new-solar-cell-0523