Olika typer av solceller: Kiselsolceller, tunnfilm & perovskit

Idag går det att köpa två typer av solceller; kiselsolceller och tunnfilm, men det finns även nya tekniker som perovskitsolceller och DSSC-celler under utveckling. I denna artikel går vi igenom alla olika typer av solceller, deras funktion och potential samt verkningsgraden för olika solcellstekniker.

 


Solceller olika typer

Vilka olika typer av solceller finns det?

  • Kiselsolceller: Monokristallina och polykristallina solceller.
  • Tunnfilmssolceller: CIGS, CdTe, A-Si etc.
  • Tredje generationens solceller: Perovskit, DSSC och nanotrådsbaserade.

Så ser olika typer av solceller ut: monokristallina, polykristallina, CdTe och CIGS samt DSSC

Kiselsolceller är den vanligaste typen av solceller

Kiselsolceller är de idag vanligaste solcellerna på marknaden. Kiselsolcellernas ljusabsorberande lager är gjort av kristallint kisel och de har en verkningsgrad på 17 – 21 procent. Det finns två olika typer av kiselsolceller; monokristallina och polykristallina.

Monokristallina solceller gjorda på kisel med en kristall

Monokristallina solceller är gjorda på kristallint kisel med endast en kristall. Eftersom det kisel som används är klart har de både hög verkningsgrad samt som solcellen har en jämn och svart ton. Monokristallina solceller har en verkningsgrad på runt 21 procent.

Polykristallina solceller gjorda på blandat kisel

Det ljusabsorberande lagret i polykristallina solceller är gjorda av blandat kisel med flera kristaller. Verkningsgraden på polykristallina celler ligger därför på runt 17 procent. Polykristallina solceller är även blåskimrande istället för helt svarta på grund av blandningen av kisel i cellerna.

Testa Hemsols solcellskalkyl!

Tunnfilmssolceller är tunna och böjliga

Tunnfilmssolceller är tunna och böjliga solceller med en verkningsgrad på 16 – 18 procent. De klassas som miljövänligare än kiselsolceller p.g.a. den låga materialåtgången vid tillverkning. Det finns olika typer av tunnfilmssolceller beroende på vilket ljusabsorberande ämne som används i cellen.

De vanligaste typerna av tunnfilmssolceller på marknaden idag är:

  • CdTe solceller: Gjorda av kadmium och tellur.
  • CIGS solceller: Gjorda av koppar, indium, gallium och selen.
  • GaAs solceller: Gjorda av galliumarsenid.
  • A-Si solceller: Gjorda av amorft kisel, kallas även amorfa solceller.

Solcellstak och takpannor med solceller gjorda av tunnfilmssolceller

Tunnfilmssolceller används idag i liten utsträckning i traditionella solpaneler. Det är dock vanligt att integrerade lösningar som solcellstak och takpannor med solceller görs av tunnfilm. Exempelvis svenska Midsummer’s takpannor med solceller är av typen CIGS.

Ta in offerter på solcellspaket

Tredje generationens solceller i forskningsstadie

Solcellstekniker som är under utveckling brukar kategoriseras som tredje generationens solceller. Målet för nya solcellstekniker är vanligtvis att hitta tekniker med högre verkningsgrad och lägre materialåtgång. Tredje generationens solceller som är längst utvecklade är:

  1. Perovskitceller: Gjorda av provskit med kristallstruktur.
  2. PERC-celler: Har ett extra reflekterande lager bakom solcellen.
  3. IBC-celler: Har alla ledare på baksidan av solcellen.
  4. Nanotrådsbaserade celler: Använder nanoteknik med hög verkningsgrad.
  5. DSSC-celler: Solcellsteknik som härmar fotosyntesen.
  6. Tandemsolceller: Solcell med flera lager av ljusabsorberande ämnen.
  7. Solhybrider och solfångare: Kan även generera solvärme.

Du hittar nyheter och uppdateringar kring nya solcellstekniker på vår sida om forskning inom solceller.

1. Perovskitsolceller

Perovskitsolceller tillverkas av perovskitmaterial och har precis som kiselsolceller en kristallstruktur. Tekniken är väldigt lovande då den har en låg tillverkningskostnad. Idag har forskare uppnått en verkningsgrad på 25,5 % för perovskitsolceller.

De stora utmaningarna med tekniken är att den idag är kräver tungmetallen bly, degraderas fort och är känslig för fukt, syre och ljus. Därav finns inga lösningar tillgängliga för hemmabruk.

2. PERC-celler

PERC, eller Passivated Emitter and Rear Cell-paneler, är kiselsolceller med ett extra reflekterande lager bakom solcellen som absorberar det solljus som gått rakt igenom cellen. PERC-solceller har därmed en högre verkningsgrad än vanliga kiselsolceller.

Fördelen med tekniken är att den högre verkningsgraden inte medför en nämnvärt förhöjd tillverkningskostnad.

3. IBC-celler

Interdigitated back contact (IBC) solceller är uppbyggda med ledare och kontakter på baksidan av solcellen. I och med att konverteringen till el sker på baksidan kan större yta på framsidan användas för att samla in solljus. På så sätt kan IBC-celler ha en högre effektivitet än vanliga solceller.

Fördelen med IBC solpaneler är att det har högre verkningsgrad och lägre degradering. Tekniken är dock mer komplicerad och kostar därför mer än vanliga solpaneler. Det finns ett fåtal solpaneler med IBC-celler tillgängliga på marknaden idag.

4. Nanotrådsbaserade solceller

Nanotrådsbaserade solceller är baserade på nanotrådsteknologi, och har potential att skapa solcellspaneler med en hög verkningsgrad och låg materialanvändning. Eftersom att nanoteknik fortfarande är ett relativt nytt forskningsområde är denna teknik fortfarande i ett tidigt forskningsstadie.

5. DSSC-solceller

DSSC, eller Dye-sensitized cell, solceller är uppbyggda med samma sätt som fotosyntesen. Naturlig färg från frukt eller bär används för att samla in ljus i solcellen. Tillsammans med tennoxid, grafit och en jodlösning kan den naturliga färgen i solcellen generera el.

Idag har flera företag börjat använda DSSC-celler i kommersiella produkter. Exempelvis svenska Exeger producerar tillsammans med Urbanista idag självladdande hörlurar. Den högsta verkningsgraden som hittills uppnåtts med DSSC är 13 %.

6. Tandemsolceller

Tandemsolceller är solceller byggda med flera lager av ljusabsorberande medel. Vanligtvis är de olika lagren designade att fånga olika våglängder av ljus. En tandemsolcell kan ha från två upp till sex olika lager av ljusabsorberande medel. Att bygga solceller på detta sätt ger en mycket hög verkningsgrad.

Den högsta noterade verkningsgraden för en tandemsolcell med fyra lager är 39,2 procent. För en modell med två lager är den högsta noterade verkningsgraden 39,5 procent. Notera att detta gäller i labbmiljö.

Ett exempel på tandemsolceller är när perovskit användas som en film som placeras utanpå kiselsolceller för att öka deras verkningsgrad. Den högsta noterade verkningsgraden för en sådan cell ligger på 29,8 procent.

7. Solhybrider och solfångare

Solenergi kan även användas för att utvinna värme, detta görs med solfångare eller alternativt solhybrider. Solfångare genererar endast värme medan solhybrider genererar både el och värme. Solhybrider är fortfarande relativt ovanliga i Sverige men solfångare som ger varmvatten är inte helt ovanligt.

Solhybrider sammansvetsar generering av både solvärme och solel med fördelen att kunna göra båda delarna mer effektiva. Exempelvis används solvärmesystemet för att kyla ner solcellen, vilket gör den mer effektiv. Denna teknik är i dagens läge ännu dyr men i takt med utvecklingen sjunker även priset.

Ta in offerter på solcellspaket

Vilken typ av solceller är bäst?

Monokristallina solceller har idag högst verkningsgrad (26,1 %) bland de typer som finns tillgängliga för privatpersoner. Det finns olika typer av tunnfilmssolceller som har påvisat högre verkningsgrad i labbmiljö, dessa är dock ännu inte tillgängliga för hemmabruk.

Bland alla solcellstyper är det tandemsolceller med två lager som har högst verkningsgrad (39,5 %). Dessa är dock ännu dyra att producera och har därför inte kommit ut i stor skala på den kommersiella marknaden.

Vill du jämföra verkningsgrad och prestanda på solceller som finns tillgängliga för privatpersoner kan du läsa vår sida om de bästa solcellerna.

Jämförelse av verkningsgrad mellan olika solcellstekniker

I tabell 1 kan du se en jämförelse mellan olika solcellstekniker och deras högsta uppmätta verkningsgrad. I andra kolumnen har vi även lagt in när max verkningsgraden har uppmätts för att ge en fingervisning om utvecklingspotentialen.

Tabell 1: Statistik för solceller i Sverige.
SolcellsteknikÅr för mätningMax uppmätt verkningsgrad
Tandem (3 lager)202139,50%
Tandem (4+ lager)201939,20%
Tandem (2 lager)202032,90%
Tandem (perovskit + kisel)202129,80%
GaAs tunnfilm201929,10%
Monokristallina201826,10%
Perovskit202025,50%
Tandem (perovskit + CIGS)202024,20%
CIGS tunnfilm201923,40%
Polykristallina202023,30%
CdTe tunnfilm201622,10%
A-Si tunnfilm201614,00%
DSSC202013,00%

*Information tagen från NREL Best Research-Cell Efficiency Chart.

Vill du lära dig mer om hur verkningsgrad fungerar kan du läsa vår djupgående artikel om verkningsgrad på solceller.

Vanliga frågor

Vad är det för skillnad på olika typer av solceller?

Den största skillnaden mellan olika typer av solceller är vilket ljusabsorberande ämne som används i cellen. Det ljusabsorberande ämne som används påverkar i sin tur tjockleken på cellen, vilket även skiljer typer emellan.

Finns det olika typer av solenergi?

Den energi som solens strålar genererar är homogen. Det finns dock olika sätt att utvinna solenergi, antingen som solvärme eller solel. Solceller omvandlar solenergi till el som kan användas som hushållsel. En solfångare omvandlar å andra sidan solenergi till värme som kan värma upp hus och vatten.

Vad är en solkoncentrator till solceller?

För att kunna öka verkningsgraden använder forskare solkoncentratorer tillsammans med solceller. En solkoncentrator kan vara exempelvis speglar som används för att rikta solljus mot en solcell.

Den högsta verkningsgraden uppmätt med solkoncentrator ligger på 47,1 % med en tandemsolcell. Utan solkoncentrator är den högsta verkningsgraden för liknande tandemsolceller 39,2 %.