Hem - Solceller - Verkningsgrad på solceller
Verkningsgrad och effekt är de två begrepp som oftast används för att mäta hur effektiva solceller är. I den här artikeln går vi igenom vad de betyder, vilka mätvärden som är normala och vad som påverkar värdena!
Verkningsgraden för solceller ligger vanligtvis runt 19–22 %. Vissa högkvalitativa solpaneler har en högre verkningsgrad på 22 – 23 %, men dessa är sällsynta för privata villainstallationer. De flesta solcellerna ligger under 21 % i verkningsgrad.
Det är värt att notera att verkningsgraden för solceller egentligen inte är samma sak som verkningsgraden för solpaneler. En solpanel består av flera mindre solceller som är seriekopplade. Detta lämnar flera “döda ytor” som inte producerar el, såsom ramen och ytan mellan solcellerna.
Av den anledningen är verkningsgraden för solpaneler något lägre än för individuella solceller. Med det sagt menar man verkningsgraden för solpaneler när man pratar om solceller, och det är även det vi pratar om i den här artikeln.
Av de solceller som säljs kommersiellt är Sunpower SPR A425 de som har högst verkningsgrad på hela 22,8 %. Den högsta verkningsgrad som någonsin uppmäts för solceller är 47,1 %, vilket skedde vid laboratoriet National Renewable Energy Laboratory i Colorado, USA.
OBS – VIKTIGT: Det är vanligt att fråga sig vilka solceller är effektivast och tänka att dessa är bäst. Även om de är bäst på att omvandla solljus är de sällan det mest förmånliga valet för dig som skall installera solceller hemma.
Anledningen är att du även behöver ta pris i beaktande (mer om detta längre ner). Man brukar därför prata om pris per watt (PPW), vilket är ett mått på hur mycket effekt man får för pengarna. Det bästa sättet att få ner priset och maximera PPW är genom att jämföra flera olika offerter.
Beroende på vilken typ av solcellsteknik som används i solpanelen så skiljer sig verkningsgraden. Monokristallina solceller har exempelvis en verkningsgrad på 20 – 23 % medan tunnfilmssolceller ligger på 14 – 17 %. Skillnaderna beror bl.a. på att det används olika ljusabsorberande ämnen i cellerna.
Du hittar en bred genomgång av alla olika typer av solceller på i artikeln om olika solceller.
Kommersiella solceller har i regel en effekt på 330 – 430 Watt per solpanel. Det innebär att de vid optimala förutsättningar producerar ca 330 – 430 Watt-timmar (0,33 – 0,43 kWh) under en timme. Det som avgör hur hög effekt en solpanel har är i regel hur stor den är.
De paneler som ligger i det övre spannet är alltså nästan alltid större (sett till storleken) än de som ligger i det undre spannet. Hur hög effekt en solpanel har är därför inte nödvändigtvis ett bra mått på hur effektiv den är.
Solceller har vanligtvis en effekt på 170 – 210 Watt per kvadratmeter. Det finns vissa premiumpaneler med en effekt upp emot 220 – 230 Watt per kvm, men det är väldigt sällsynt att en solpanel har över 210 Watt per m2 i effekt. För varje Watt du installerar kan du räkna med ca 0,8 – 1,1 kWh per år.
Vilken effekt per kvm en solpanel har är direkt korrelerat med verkningsgraden. För att omvandla verkningsgraden till antalet Watt per kvadratmeter multiplicerar du med 10. En verkningsgrad på 19 % motsvarar alltså 190 Watt per kvadratmeter.
Du kan lära dig mer om effekt på solceller i vår djupgående artikel om solceller kwh per m2.
Har du tillgång till minst två av värdena mått (area), verkningsgrad och effekt för en solpanel kan du enkelt räkna ut det tredje värdet. Värdena hänger nämligen ihop enligt följande formel:
En solpanel med 370 Watts effekt och 1,7 kvadratmeters area har alltså en verkningsgrad på 370 / (1,7 x 1 000) = ca 22 %.
Du kan hitta mer vägledning kring hur mycket solceller du behöver i vår artikel “storlek på solceller”.
Utvecklingen av verkningsgraden för kommersiella solceller har nästintill dubblerats bara de senaste 20 åren. År 2000 var en verkningsgrad på ca 11 % normalt för solpaneler till villa, och år 2010 var den ca 15 %. Idag är genomsnittet för solpaneler närmare 20 %.
Utöver att verkningsgraden har ökat, har även effekten på solpanelerna ökat väsentligt. För bara något år sedan var 250 – 300 W-paneler vanligt, medan man idag använder 350 – 400 W. Den största bidragande faktorn till detta är dock att man idag använder större solpaneler, snarare än med förbättrad verkningsgrad.
Källa: National Renewable Energy Laboratory (USA).
Monokristallina och polykristallina solceller har länge varit de mest effektiva solcellerna på marknaden. Idag ligger verkningsgraden på 25 % för monokristallina medan polykristallina ligger runt 23 %. Läs mer om skillnaderna mellan dessa två solcellstekniker i vår artikel “monokristallina eller polykristallina solceller”.
Utvecklingen av tunnfilmssolceller går snabbt framåt och väntas ta över marknaden mer och mer framöver. Idag ligger verkningsgraden på 22 % vilket börjar närma sig kiselsolceller. Tunnfilmssolceller görs vanligtvis av CdTe eller CIGS.
Testa Hemsols solcellskalkyl!
Den teoretiskt maximala verkningsgraden för kisel-solceller är 33,7 % och kallas för Shockley-queisser gränsen (eller SQ-limit). En verkningsgrad över den nivån är omöjlig eftersom solljus innehåller ett flertal våglängder, och kisel-solceller endast kan endast konvertera en begränsad del av solinstrålningens spektrum till solel.
De solpaneler som klarar av att omvandla mer än 33,7 % av instrålningen till växelström består av solceller gjorda av flera ljusabsorberande skikt som kan nyttja fler våglängder. Solceller som lyckas med denna bedrift har uppnått en verkningsgrad om 47 % i labbmiljö, men någon massproduktion av dessa solceller kommer inte att bli aktuell på många år.
Hur effektiva solpaneler är i verkligheten skiljer sig i regel mot den infon som anges i databladet. I regel fungerar solceller bättre ju högre solinstrålningen är och ju kallare själva solpanelen är.
För att ge ett bra jämförelsetal används dock speciella förhållanden när man uppmäter prestation för solpaneler. I verkligheten kan en solpanel både producera till en högre och lägre verkningsgrad än vad som anges vid dessa testförhållanden.
Ett vanligt mått när man uppskattar effekt och verkningsgrad för solpaneler är så kallade Standard Test Conditions, STC. Dessa förhållanden inkluderar bland annat:
Det sistnämnda begreppet, air mass, beskriver den längd som solljus färdas genom jordens atmosfär. Ett air mass-värde på 1 skulle innebära att solen står i zenit och således även att solljuset färdas den kortaste möjliga sträckan till jordens yta genom atmosfären.
Detta kan inte inträffa i Sverige, där solljuset alltid har viss infallsvinkel och därmed även ett AM-värde större än 1.
De STC-parametrar som används för solceller är en rättvis standard för de förhållanden som används när solcellernas effekt ska testas i labbmiljö. Däremot är dessa förhållanden aningens missvisande för det klimat som är aktuellt i Sverige.
Till exempel kan solcellstemperaturen uppgå till uppemot 65 grader under sommaren, vilket innebär att solcellernas verkningsgrad är lägre jämfört med STC-förhållandena. Dessutom har vi relativt sällan så mycket som 1 000 W per kvadratmeter solinstrålning i Sverige.
På grund av att de förhållanden som anges vid STC inte sker särskilt ofta används även så kallade NOCT-förhållanden. Tanken med NOCT är att de ska vara mer realistiska värden.
NOCT-förhållande innebär bland annat:
Skillnaden mellan NOCT och STC är att en solpanel presterar ca 25 % sämre under NOCT jämfört med STC. En solpanel med en effekt på 400 W under STC har alltså motsvarande 300 Watts effekt under NOCT.
Ju varmare en solcell är desto mindre el producerar den. En normal temperaturkoefficient för solceller är -0,3 till -0,4 % per °C Det innebär att för varje grad över STC-temperaturen på 25 grader Celsius sjunker effekten och verkningsgraden med 0,3 – 0,4 % (om allt annat lika).
Man brukar säga att solpanelens temperatur i regel är ca 20 – 30 grader högre än omgivningen. Det innebär att om det är 20 grader utomhus är solpanelen vanligtvis 40 – 50 grader varm, vilket brukar motsvara ca 6 – 12 % effektförlust.
Räkneexempel:
Den totala effektförlusten blir således (50 – 25) °C x -0,35 %/°C = -8.75 %. Solpanelens effekt och verkningsgrad sänks alltså med 8,75 %, vilket gör att den går från 400 till 365 Watts effekt.
På samma sätt som solceller får minskad effekt vid hög temperatur ökar även verkningsgraden vid lägre temperaturer. En solpanel kan således producera högre effekt än vid STC under soliga och kalla vinterdagar.
Även om solceller fungerar bra på de flesta hustaken, så är dess prestanda beroende på ett par faktorer. Bland annat fungerar solceller bäst när de:
Värt att notera är dock att solceller i öst producerar mer elektricitet på morgonen, och solceller i väst mer på eftermiddagen. Under dessa tider är elförbrukningen ofta högre. Det medför att egenanvändningen av solelen ökar, vilket delvis kompenserar för en något lägre produktion.
Vill du läsa mer om hur monteringen påverkar solcellers produktion kan du titta på vår artikel om optimal lutning för solceller.
Den största fördelen med att välja solpaneler med hög verkningsgrad är att du kan tillverka mer solcellsel på mindre yta. Detta är särskilt bra för de med en begränsad takyta som vill maximera sin solelproduktion.
I tabell 3 får man ut 2 kW mer på samma takyta genom att välja solpaneler med högre effektivitet.
Vill du läsa alla argument för och emot solceller kan du kolla in vår artikel om fördelar och nackdelar med solceller.
Även om högeffektiva solpaneler kan omvandla en större andel av den solenergi som träffar panelen motiveras inte alltid detta av priset. Pris per watt för solceller är i många fall högre för solceller med väldigt hög effektivitet. Det innebär kort och gott att den extra effekten kostar mer än vad den smakar.
För den som skall installera solceller till villa och har gott om plats är det således ofta en bättre investering att undvika värsting-panelerna med högsta möjliga verkningsgrad.
En vanlig solcell ger ungefär 6 Watts effekt. Då en solpanel innehåller ungefär 60 – 72 solceller har alltså en vanlig solpanel mellan 360 – 432 Watts effekt.
De solceller som i Sverige har normalt ca 17 – 21 % effektivitet. Det innebär att cirka 17 – 21 % av den solenergi som träffar panelytan omvandlas till användbar solel. Solpaneler med en högre effektivitet än 21 % är sällan ekonomiskt lönsamma att köpa in.
Maxeffekt (eller toppeffekt) för solceller anger den effekt som solcellerna kan producera el till vid så kallade Standard Test Conditions (STC). STC innebär bland annat 1000 W/m2 solinstrålning och att panelen är 25 grader varm. När man talar om effekt för solpaneler menar man i regel dess maxeffekt.
Soltak, eller integrerade solcellstakpannor, har en verkningsgrad på ca 14 – 17 %. Detta ligger något under genomsnittet för vanliga solpaneler som ligger runt 17 – 21 %.
Anledningen till den lägre verkningsgraden är främst att ett tak med solcellstakpannor har större mellanrum mellan de aktiva cellerna och därmed mer “död yta” som inte producerar el. Vissa soltak använder också tunnfilmssolceller med lägre verkningsgrad än de kiselsolceller som finns i vanliga solpaneler.
HemSol är ett litet företag. Hjälpa oss att kunna skriva fler utförliga artiklar genom att recensera oss.
Ditt omdöme gör stor skillnad!
Jämför offerter från pålitliga installatörer verksamma på din ort.
Vi använder cookies för att förbättra din upplevelse. Genom att använda siten godkänner du att cookies används för detta ändamål. Läs mer.
