Svar:
En typisk solcell av kiseltyp har störst känslighet i det synliga området,
men den sträcker sig också en bit in i det ultravioletta och infraröda.
Solstrålningen har sitt maximum i det synliga området.
/KS 2002-02-01

Svar:
Hej Kadija och kompis!

Låt oss försöka göra en grov uppskattning. Barsebäck 1 hade en elektrisk effekt på c:a 600 MW. Det är alltså detta vi vill ersätta. Låt oss anta att Barsebäck var igång hela tiden - det var det normalt utom vid korta revisioner på sommaren.

Effekten hos solstrålningen utanför atmosfären är c:a 1400 W/m², se solarkonstanten. Låt oss anta att effekten halveras genom absorption i atmosfären och att solen skiner 1/4 av tiden (optimistiskt). Vi är då nere i en effektiv effekt på 1400/8=175 W/m². Med en effektivitet hos solcellerna på 15% är medeleffekten nere på 0.15175=26 W/m².

För att producera en medeleffekt på 600 MW fordras 60010⁶/26=23000000 m² solceller. Det blir 23 km² solceller! Dessutom har vi problemet att solen inte skiner när vi behöver mest effekt, t.ex. kalla vinternätter. Så solceller som producerar elektricitet är inget bra alternativ för Sverige. Möjligen kan vi i en framtid när solcellerna blir billigare sätta upp dem i öknar och producera vätgas som energibärare. Vindenergi är för Sverige ett mycket mer lovande alternativ även om även dessa inte alltid producerar hög effekt när det behövs. Sverige har emellertid en mycket stor fördel i förhållande till många andra länder: vi har en stor bas av vattenkraft och kärnenergi. Sol och vind, som är lite opålitligt vad gäller tillgänglighet, kan då ändå vara ett mycket viktigt komplement som inte producerar koldioxid.

Se vidare Solel, Vanliga frågor om solceller och Solar_energy.
/Peter E 2007-01-29

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 (SolcellHur_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.

/Peter E 2009-04-27

Svar:
Hej Shogofa! Du kan använda dig av bara solcell och energimätare även om det vore mer intressant att även inkludera en last, dvs en komponent som gör något nyttigt. Detta skulle kunna vara ett motstånd (då har du ett värmeelement) eller en liten likströmsmotor (t.ex. en fläkt).

Sedan är det upp till dig vad du vill göra. Du kan t.ex. studera hur effektiviteten varierar med instrålningen eller så kan du optimera (hitta bästa värdet) på effektiviteten genom att variera motståndet. Videon nedan visar det enklaste försöket där man mäter effekt utan separat last.



Mer dokumentation finns under länk 1 och i fråga [1129]. Länk 1 innehåller även länkar till andra dokument om solceller.

Länk 2 innehåller en utmärkt, utökad och mer detaljerad beskrivning (på engelska) av videon ovan från Paul Doherty på Exploratorium i San Francisco, se http://www.exploratorium.edu/

För att se variationen under dagen kan du läsa av effekten en gång i timmen. En energimätare visar även totala energin, och den kan du använda för att få fram energi/dag.

Du får gärna hänvisa till svar i frågelådan, men som alltid skall du ange källan. Nej, jag har ingen praktisk erfarenhet av solceller. Jag är kärnfysiker.
/Peter E 2016-04-05

Svar:
Hej Ebba och Clara!

För att rädda jorden från den globala uppvärmningen (fråga [17591] och Global_uppvärmning) måste vi bättre utnyttja den enorma energimängden som kommer från solen. En kvadratmeter riktad vinkelrätt mot solen mottar effekten 1370 W i form av elektromagnetisk strålning, se fråga [13917].

Solenergi

Det finns flera sätt att tillgodogöra sig dessa stora energimängder, se fråga [1129] och Solar_energy.

Elproduktion

Elektrisk energi är mycket fördelaktig eftersom den är "högvärdig", dvs stor verkningsgrad att producera nyttigt arbete, se och Solar_power.

Solceller

Solceller var tidigare mycket dyra och har därför använts endast när inga andra metoder fungerar (t.ex. rymdsonder, otillgängliga platser).

Kostnaden för solceller har emellertid sjunkit mycket genom ökad volym (det är billigare per enhet att tillverka många) och teknikutveckling. Kina har varit ledande i detta.

För funktion och användning se Solcell, [16133], [2366] och Solar_cell_efficiency.

Lagring av solenergi

Ett problem med solceller är att de fungerar bäst i starkt solljus, men det är ofta inte då man behöver elektricitet.

Teknikutvecklingen för batterier har emellertid gjort stora framsteg, så nu finns det effektiva och billiga uppladdningsbara batterier för att lagra elektricitet.

Se Battery_(electricity).

Alternativ för energilagring

Ett alternativ för energilagring i batterier är vätgas framställd genom elektrolys. Vätet ger tillsammans med syre elektricitet genom en bränslecell, se Bränslecell.

Jag tror emellertid mer på batterier än på väte som energilagringssystem eftersom hanteringen av vätgas är rätt besvärlig.

Sammanfattning

Genom subventioner ökar produktionen och kostnaden sjunker. När priset sjunkit tillräckligt kommer det att löna sig att installera solceller med batterilagring utan subventioner.
/Peter E 2017-12-05