Uppbyggnad av Solceller: Vad för material är solpaneler gjorda av?

Sammanfattande fakta om solcellernas uppbyggnad

• Marknadens vanligaste solceller är gjorda av det ljusabsorberande materialet kisel.
• I en solcell finns även glas, antireflekterande medel och aluminium.
• Tunnfilmssolceller är gjorda av andra material som CIGS eller CdTe.

Uppbyggnad av solceller och solpaneler

De vanligaste solpanelerna är uppbyggda av kristallint kisel, glas, antireflekterande material och metall. Solceller är vanligen gjorda av kristallint kisel, en bakre kontakt och antireflekterande medel. Plattor av solceller seriekopplas för att tillsammans bygga en solpanel.

Tunnfilmssolceller är uppbyggda på samma sätt som kiselsolceller, men istället för kisel används till exempel CdTe eller CIGS. En solpanel med tunnfilm består av sammankopplade tunnfilmssolceller.

Vad är solceller gjorda av?

Vad består solceller med tunnfilm av?

Tunnfilmssolceller består även de till största del av glas, till och med mer glas än kiselsolceller (eftersom de har både ett topp och bottenskikt av glas). Beroende på vilken teknik som används för att generera elektricitet är de antingen gjorda av kadmium och tellur (CdTe) eller koppar, indium, gallium och selen (CIGS). Resten av solcellen består av plast metaller och aluminium.

OBS! Solceller av tunnfilm är mycket tunnare än kisel och kräver därför mindre material vid tillverkning.

Vad är perovskitsolceller och DSSC-solceller gjorda av?

Tredje generationens solceller som perovskitsolceller innehåller perovskitmineraler och bly. Medan DSSC-solceller är gjorda av ljusabsorberande färgämnen, vilka kan vara baserade på till exempel rutenium och porfyrin. Dessa tekniker dock är inte helt utvecklade för kommersiellt bruk ännu.

Finns det sällsynta jordartsmetaller i solceller?

Solceller innehåller vanligtvis inga jordartsmetaller klassade som sällsynta jordartsmetaller (LREE och HREE). I tunnfilmsmoduler kan det dock finnas t.ex. kadmium och indium som båda är mindre vanliga jordartsmetaller. Vid framställningen av kiselbaserade solceller använder man även t.ex. bor.

Notera! Sällsynta jordartsmetaller är en officiell grupp av jordartsmetaller som det finns sparsamt av i naturen. Till dem hör exempelvis skandium, yttrium och lantan. Det betyder dock inte att man inte använder jordartsmetaller som det finns begränsat av eller lite av i naturen vid tillverkning av solceller.

Jordartsmetaller i monokristallina och polykristallina solceller

De vanligaste solcellerna är idag monokristallina och polykristallina solceller som innehåller kisel. Fördelen med dessa är att kisel det näst vanligaste grundämnet i jordskorpan, så råvaran är relativt lättillgänglig. Polykristallina solceller är därför av de billigaste solpanelerna du kan få tag på idag.

Nackdelen med att använda kisel är dock att både brytning av kisel samt förädlingen av kristallint kisel är mycket energikrävande. Idag används dessutom främst fossila bränsle i tillverkningsprocessen, vilket leder till en hög miljöpåverkan.

För att producera kiselsolceller behöver man tillverka två olika kiselplattor, en negativ laddad platta (n-dopat) och en positiv laddad platta (p-dopat). För att göra dopningen används vanligen borater och fosfor.

Kisel med en kristall ger högre effektivitet

Det kisel som används i monokristallina solceller är hela kiselplattor med en kristall medan det används en blandning av flera kiselmaterial i polykristallina solceller. Det innebär att monokristallina solceller har en effektivitet som är bättre men även högre miljöpåverkan vid tillverkning.

Jordartsmetaller i tunnfilmssolceller

Det finns främst två olika typer av tunnfilmssolceller som finns tillgängliga för kommersiellt bruk, CdTe-solceller och CIGS-solceller. Dessa två har olika sammansättningar av jordartsmetaller som ingår i de skikt som omvandlar solenergi till elektricitet.

CdTe-solceller består av kadmium och tellur, som binds tillsammans för att kunna generera elektricitet av solenergi. Både kadmium och tellur är jordartsmetaller som är ovanliga i jordytan. Kadmium är dessutom en miljöfarlig och giftig jordartsmetall. Tillsammans gör det att CdTe inte är en hållbar lösning för massproduktion.

CIGS-solceller består av koppar, indium, gallium och selen, vilka tillsammans skapar ett skikt som används i cellen. Indium och gallium är båda ovanliga metaller som inte finns fritt i jordytan. Indium är dessutom en metall med hög efterfrågan och är därför svårt att hållbart införskaffa.

Kan man återvinna solceller?

Livslängden på solceller är 25 år och uppåt, därför är största delen av de kommersiella paneler som någonsin sålts ännu i bruk. Enligt prognosen väntas dock avfallet öka till 78 miljoner ton fram till år 2050. Därav görs idag mycket forskning inom återvinning av solceller och återanvändning av material.

Det möjligt att till viss del återvinna solceller, både glas och kisel återvinns idag. Till viss del kan man även ta till vara på metaller som koppar och aluminium. Återvinningen sker genom olika processer som att krossa sönder, sila, använda chockvågor och kemiska processer.

Även om det idag är möjligt att åtminstone delvis återvinna och återanvända materialen från panelerna är processerna inte helt effektiva. Det går åt mycket energi vid återvinningsprocessen vilket inte gör det helt lönsamt ännu, ur en miljösynvinkel. Forskningen går dock framåt och vi hoppas att processerna kan effektiviseras inom kort.