Sådan virker et solcelleanlæg – Det er det mange gerne vil vide og det som vi i denne artikel vil komme lidt ind på.
Solceller/solcelleanlæg er et af de helt store hits inden for vedvarende energi, og det er specielt fordelagtigt at anskaffe sig solceller til din hustand, hvis du har en lille drøm i maven om at blive selvforsynende og miljøvenlig på samme tid. Dog kan det være svært at finde hoved og hale i, dels hvordan et solcelleanlæg er bygget op og hvordan det rent teknisk fungerer og dermed producerer strøm. Disse to spørgsmål forsøger vi derfor at besvare bedst muligt i denne artikel.
Hvad består solcelleanlæg af rent materialemæssigt?
Et solcelleanlæg består i de fleste tilfælde primært af et grundstof, som kaldes silicium. Dette grundstof kombineres med to andre grundstoffer fra Det Periodiske System, nemlig fosfor og bor. Det fordelagtige ved silicium som grundstof er, at det er let tilgængeligt i naturen, da det oftest udvindes fra almindeligt sand. Blandingen af disse grundstoffer er oftest dækket af et lag glas, da dette er et fremragende materiale til at indfange solens stråler med.
Den flittige elev vil nok kunne huske fra fysiktimerne i skolen, at grundstofferne består af en række protoner (de positivt ladede partikler), elektroner (de negativt ladede partikler) og neutroner (de neutralt ladede partikler). Siliciumblandingen, som anvendes i solcelleanlæg, består imidlertid af forskellige lag inde i selve solcelleapparatet, hvoraf nogle er positivt ladede, mens andre er negativt ladede.
Dette giver den helt unikke funktion, at disse lag tilsammen producerer el, når de rammes af solens stråler, hvilket du kan læse mere uddybende om i afsnittet nedenunder dette. Det skal imidlertid understreges, at et solcelleanlæg ikke producerer strøm pga. opvarmning, hvilket eksempelvis er tilfældet med solfangere. Faktisk yder solcelleanlæg sit bedste ved lave temperaturer, hvilket skyldes, at energien dannes vha. den såkaldte fotoelektriske effekt.
Hvordan produceres strømmen rent teknisk?
Det er ikke altid lige nemt at forstå al moderne teknologi, så derfor starter vi fra udgangspunktet, når solens stråler første gang rammer selve solcelleanlæggets glaspaneler. Når dette sker, får elektronerne (som under normale omstændigheder er låst fast i et elektrisk felt) i de mange forskellige siliciumslag tilført så tilstrækkelig meget energi, at de bliver slået løs vha. fotoner og derved kan bevæge sig frit rundt i molekylet.
Denne forløsning af elektronerne gør, at de uhæmmet kan vandre igennem solcellen og derved skabe en spændingsforskel mellem for- og bagsiden på solcellen, som kan måles i volt (V). For at få omdannet disse volt til elektrisk energi (kendt som ampere), forbinder man for- og bagsiden af solcelleanlægget med et elektronisk kredsløb. Når dette gøres, opstår der en forskel i spændingen mellem solcelleanlæggets to sider, hvilket pga. naturens indretning altid vil blive forsøgt udlignet ved at producere strøm, der svarer til den pågældende styrke fra solens stråler.
Solceller og solcelleanlæg har gennemsnitligt en effektivitet på en sjettedel af den indkommende mængde solstråler. Dette vil i praksis sige, at solcellen kan konvertere femten procent af solens energi til direkte strøm i husstanden. Dette skyldes, at ikke alle bølgelængder kan udnyttes lige godt. Dog skal det slutteligt pointeres, at dette er et gennemsnitteligt estimat for et kommercielt solcelleanlæg, men effektiviteten kan naturligvis sagtens variere fra den ene model til den anden og dermed være højere end estimatet her.
Sådan virker et solcelleanlæg,