Hur fungerar solceller? Allt om hur solenergi & solpaneler funkar!

Solceller är mer populärt än någonsin i Sverige, men det många inte har koll på är hur solceller faktiskt fungerar. I den här artikeln går vi igenom hur solceller fungerar, hur el produceras samt vad som påverkar solcellens prestanda.

OBS! Den mer tekniska förklaringen hittar du längst ner.

 


Solceller hur fungerar solceller

Så fungerar solpaneler och solceller

Solpaneler består av flera mindre seriekopplade solceller. De placeras först på en plats där de exponeras mot solenergi. När en solcell träffas av solljus uppstår spänning mellan cellens fram- och baksida. Med hjälp av en ledning mellan skikten bildas det ström (likström).

Den likström som bildas av solcellerna omvandlas sedan till växelström i en växelriktare för att kunna användas i husets vägguttag på 230 V.

Sammanfattande fakta om hur solceller fungerar

  • Solceller genererar el med hjälp av ett ljusabsorberande medel.
  • Normalt används kisel som ljusabsorberande medel.
  • Solens strålar frigör elektroner som blir likström när de rör sig.
  • Växelriktaren omvandlar solcellens likström till växelström.
  • Solpanelens verkningsgrad anger hur mycket el den kan producera.

Hur används solceller?

Solceller används huvudsakligen för att producera elektricitet till villor, bostadsrättsföreningar och företagslokaler. Det vanligaste är att de placeras på taket för att komplettera energiförsörjningen till den byggnad de monteras på. Det byggs även större solkraftverk med syftet att sälja el.

Ta in offerter på solcellspaket

Så skapar solceller el: steg för steg

  1. Solcellerna gör solel av solenergi
  2. Växelriktaren omvandlar likström till växelström
  3. Elen fördelas via elcentralen
  4. Överskottselen matas ut på elnätet
  5. Din elmätare håller koll på din elförsäljning

1. Solcellerna gör solel av solenergi

Först monteras solpaneler på ett tak eller på en markanläggning där de utsätts för solljus. När solens strålar träffar en solcell skapas elektrisk likström (Direct Current/DC).

2. Växelriktaren omvandlar likström till växelström

Solpanelerna är i sin tur kopplade till en växelriktare som omvandlar den likström som skapats till växelström (Alternating Current/AC). Växelströmmen kan sedan användas i husets vägguttag till 230 V spänning. Växelriktarens funktion för solcellerna är alltså nödvändig för att kunna använda solelen i huset.

3. Elen fördelas via elcentralen

När din producerade solel anlänt i huset fördelas den av elcentralen dit den behövs. Till exempel går det el till kyl- och frys, lampor och elektriska apparater som är igång.

4. Överskottselen matas ut på elnätet

Den elen som inte används direkt i huset matas automatiskt ut på elnätet så att den inte går till spillo. Den solel som du matar ut används rent praktiskt direkt av dina grannar som köper el från elnätet. Administrativt är det kunderna till ditt elbolag som betalar för den överskottsel du säljer.

5. Din elmätare håller koll på din elförsäljning

Förstås får du ersättning för den el du inte använder själv. Din elmätare håller koll på hur mycket el du sålt till elnätet, och du får sedan ersättning av både din elhandlare och ditt nätbolag. Utöver det har du även rätt till en skattereduktion på 60 öre/kWh såld solel.

Beräkna lönsamheten för solceller på din bostad

Här på Hemsol finns en avancerad investeringskalkyl där du enkelt kan estimera lönsamheten på en investering i solceller. Genom vår tjänst kan du även enkelt jämföra upp till 5 prisförslag på solcellsanläggningar kostnadsfritt.

1. Solcellerna gör solel av solenergi

Först monteras solpaneler på ett tak eller på en markanläggning där de utsätts för solljus. När solens strålar träffar solcellerna skapas det elektrisk likström (Direct Current/DC).

2. Växelriktaren omvandlar likström till växelström

Solpanelerna är i sin tur kopplade till en växelriktare, som omvandlar den likström som skapats till växelström (Alternating Current/AC). Växelströmmen kan sedan användas i husets vägguttag till 230 V spänning.

3. Elen fördelas via elcentralen

När din producerade solel anlänt i huset fördelas den av elcentralen dit den behövs. Till exempel går det el till kyl- och frys, lampor och elektriska apparater som är igång.

4. Överskottselen matas ut på elnätet

Den elen som inte används direkt i huset matas ut på elnätet så att den inte går till spillo. Den solel som du matat ut används senare av t.ex. dina grannar och andra som köper el från elnätet.

5. Din elmätare håller koll på din elförsäljning

Förstås får du ersättning för den el du inte använder själv. Din elmätare håller koll på hur mycket el du sålt till elnätet, och du får sedan ersättning av både din elhandlare och ditt nätbolag.

Solpaneler fungerar olika bra i olika förhållanden

Även om nästan alla solpaneler fungerar likadant skiljer sig elproduktionen beroende på både interna och externa faktorer:

Solceller kräver väldigt lite underhåll

När du väl monterat din anläggning är solcellerna väldigt självgående. De innefattar nämligen inga komplicerade komponenter som brukar krångla eller material som förbrukas vid dess användning. Den första gången du i regel behöver se över din anläggning är efter ca 15 år då du byter växelriktare.

Smuts, löv och snö är sällan ett problem

Till skillnad från vad många tror behöver du i regel aldrig rengöra dina solpaneler från snö eller smuts.

Nedsmutsning i form av fågelspillning, löv, damm och pollen endast en marginell påverkan på solpanelernas produktion. I de flesta fall sköljs det dessutom av när det regnar.

Skulle det komma större mängder snö glider det normalt av efter bara någon timme, så länge panelen har tillräckligt stor lutning (gärna över 30°).

Skulle du mot förmodan behöva tvätta dina solpaneler så tänk på att:

  • Vanligt vatten från kranen kan lämna beläggningar av kalk på solpanelerna.
  • Använd specialanpassat tvättmedel för solpaneler.
  • Använd inte en borste, utan en mjuk svamp/trasa som inte repar ytan.

Solceller kan producera el, men inte lagra den

En nackdel med solceller är att de endast producerar elektricitet när solen skiner. På grund av detta har en solcellsanläggning en ojämn produktionsnivå över både dygnet och året. Mest solel produceras mitt på dagen och under sommarmånaderna.

De flesta som installerat solceller kommer därför att under perioder producera mer elektricitet än de behöver. När det händer är det vanligaste att sälja solel tillbaka till elnätet, som sedan används av exempelvis dina grannar.

Solcellsbatteri kan användas för lagring av solel

Ett sätt att öka egenanvändningen av den mängd solel som produceras är att installera ett solcellsbatteri. På grund av de höga priserna på batterier för solceller, samt de subventioner som finns för att sälja egenproducerad el är ett solcellsbatteri sällan en lönsam investering.

Ta in offerter på solcellspaket

Hur fungerar solenergi tekniskt?

För dig som är intresserad av en mer teknisk och vetenskaplig förklaring av solcellers funktion kommer en förklaring nedan. Notera att informationen nedan inte är nödvändig att ha koll på för att installera solceller på taket.

Skiss över hur elektroner rörs sig i en solcell för att skapa elektricitet

En solpanel består av flera seriekopplade solceller

En solpanel är uppbyggt av flera seriekopplade solceller. Varje solcell har en spänning på ungefär 0,5 V, vilket innebär att en solpanel med 10 st solceller får en total spänning på ca 5 V (även kallat Vmp, Voltage at Maximum Power).

De flesta solpanelerna som används på villatak idag består av 60 – 72 st seriekopplade solceller. Vanligt är också att panelen är delad på två, vilket ger totalt 120 – 144 st solceller (uppdelat i två ytor).

Bild som visar i närbild hur solceller är placerade på en solpanel

Solcellen är uppbyggd av tre skikt

Nästan alla solceller är kiselbaserade (silicon på engelska). Anledningen är att kisel är en halvledare med önskvärda egenskaper. En halvledare leder i normalt tillstånd inte ström särskilt väl, men kan göra det under vissa förutsättningar.

En solcells uppbyggnad består i regel av tre lager:

  1. Det övre lagret består av kisel dopat med Fosfor, och kallas för N-type (negative type).
  2. Mittenlagret är neutralt (något positivt laddat).
  3. Det undre lagret består av kisel dopat med Bor, och kallas för P-type (positive type).

Det över och undre skiktet är sammankopplade med en strömledande sladd.

Sprängskiss över solcellens tre skikt av n-dopat och p-dopart kisel samt neutrala spänningsområde

De olika skikten leder ström olika bra

Atomer strävar i regel alltid efter att fylla (upp till 8 elektroner) eller tömma sitt yttersta valensskal.

Fosfor har naturligt 5 st elektroner i sitt valensskal, vilket gör att de helst knyter till sig 3 st extra och får en negativ laddning, därav N-type. Överskottet av elektroner i detta stadie gör att Fosfor kan leda ström.

Bor däremot, har endast 3 st elektroner i sitt yttersta valensskal. Det gör att Bor-atomer hellre släpper ifrån sig 3 elektroner och får en positiv laddning, därav P-type. Underskottet av elektroner i detta stadie gör att Bor inte leder ström särskilt väl, och blir en resistor.

Det är alltså missvisande att säga att den övre sidan i ett naturligt stadie är negativt laddad. Sanningen är snarare att den övre sidan gärna tar emot elektroner (och leder ström väl), medan den undre sidan gärna ger ifrån sig elektroner (och inte leder ström väl).

Solens strålar exciterar (frigör) elektroner i mittenlagret och skapar ström

När solinstrålning (fotoner) med en viss våglängd (380 nm till 1 140 nm) passerar igenom mittenlagret av solcellen exciteras elektroner (vilket gör att de frigörs från). Det här skapar en negativt laddad fri elektron och ett elektronhål (som blir positivt laddat).

Eftersom Fosfor gärna knyter an sig extra elektroner, går exciterade elektroner från mitten upp till topplagret. Då Bor gärna lämnar ifrån sig elektroner ger det undre skiktet iväg en elektron till mittenlagret och tar därmed över den positiva laddningen.

Det här skapar en spänning mellan det övre och det undre lagret, vilket i sin tur skapar en ström som går igenom kretsen.

Anledningen att det inte går elektroner direkt från mittenlagret till det undre lagret är att elektroner alltid söker vägen med minst motstånd. Då det övre lagret leder ström väl, och det undre lagret inte gör det, så blir vägen med minst motstånd genom det övre lagret och vidare till strömkabeln emellan dem.

När elektronerna sedan passerar igenom kretsen (från det övre till det undre skiktet) skapar det elektricitet vi kan använda i vårt hushåll. I processen är det inga elektroner som förbrukas, vilket gör att processen kan återupprepas.

Vanliga frågor

Vilken energiomvandling sker i en solcell?

Den energiomvandling som sker i en solcell är omvandling från strålningsenergi till elektrisk energi. Solens strålning (fotoner) exciterar elektroner i solcellen, vilket i sin tur skapar spänning och ström (elenergi).

Hur fungerar solenergi?

I solen är gravitationen så stor i solens kärna att mindre atomer såsom Väte slås ihop och blir Helium. Detta frigör en energi vilket skickar ut fotoner. Fotoner är det som vi sedan upplever som synligt solljus och värme.

Hur fungerar solceller kortfattat?

Kortfattat så skapar solens strålning elektrisk spänning och ström när den träffar ytan på en solcell. Solceller leder sedan vidare denna ström för att driva olika typer av elektriska apparater.

Hur skapar solceller växelström?

Den solel som skapas i solceller är inledningsvis likström. Genom att skicka likströmmen igenom en växelriktare omvandlas den till växelström, vilket sedan går att använda i husets egna elsystem.

Hur mycket ström ger solceller?

En solcell omvandlar runt 20 % av globalinstrålningen till el per kvadrat. Ligger solinstrålningen på 1 000 kWh per kvadratmeter på ett år ger en kvadrat solceller runt 200 kWh solel under samma år. Du hittar mer information om solcellernas elproduktion på vår sida om hur mycket ström solceller ger.