Hem>Solceller>Verkningsgrad på solceller
Sammanfattning:
Moderna monokristallina solpaneler med HJT-, IBC- eller Topconsolceller har en verkningsgrad (effektivitet) på cirka 22–23 %. Monokristallina solpaneler med PERC solceller har en något lägre effektivitet på cirka 20–21,5 %. För solpaneler med solceller av tunnfilm är verkningsgraden cirka 12–18 %.
De flesta solpaneler som används till privatbostäder har en effekt på cirka 400–450 Watt. För kommersiella solcellsanläggningar används ofta med solpaneler med högre effekt på cirka 450–600 Watt. En solpanel består i normala fall av cirka 100–150 half cut-solceller med cirka 3–6 Watts effekt per solcell.
Monokristallina solceller och solpaneler har en effekt på cirka 200–240 Watt per kvadratmeter (kvm, m2). För tunnfilmssolceller är effekten cirka 120–180 Watt per m2. Hela ytan på solpaneler täcks dock vanligtvis inte av solceller. Därför är effekten per m2 något lägre för solpaneler än solceller.
Den högsta verkningsgraden på solceller som forskare hittills lyckats att framställa är 47,6 %, enligt National Renewable Energy Laboratory (1). Den mest effektiva solpanelen som är avsedd för bostäder och som fanns tillgänglig att köpa i januari år 2025 var Sunpower Maxeon 7 med en verkningsgrad på 24,1 %.
I Tabell 1 listas de mest effektiva solpanelerna för bostäder i januari år 2025.
I Tabell 2 visas de 10 typer av solceller som uppnått högst verkningsgraden som framställts i laboratorier enligt National Renewable Energy Laboratory (4).
Monokristallina solpaneler med n-typ teknologi såsom IBC, HJT och Topcon har högst verkningsgrad (cirka 22–23 %) bland kommersiellt tillgängliga solpaneler för bostadsändamål i januari år 2025. Därefter följer p-dopade monokristallina solceller med PERC-teknologi med en effektivitet på cirka 20,0–21,5 %.
I Tabell 3 visas ungefärlig verkningsgrad för solpaneler med olika typer av solceller som fanns tillgängliga på marknaden i januari år 2025.
Läs mer: olika typer av solceller.
Den genomsnittliga verkningsgraden för solpaneler ökade från 14,7 % år 2010 till 21,8 % år 2023, enligt Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (5) (6). Det motsvarar en genomsnittlig ökning av verkningsgraden med cirka 0,5 procentenheter per år under perioden 2010–2023.
Trots den remarkabla förbättringen av solpanelers verkningsgrad mellan år 2010 till år 2023 har själva basmaterialet i solcellerna förblivit detsamma, monokristallint kisel. Bland annat på grund av att monokristallina kiselsolceller inte kan ta emot hela ljusets spektrum anses solceller av monokristallint kisel ha en maximal teoretisk verkningsgrad på lite drygt 30 %.
För att nå ännu högre verkningsgrader i framtiden forskas det intensivt på nya material såsom perovskit och solceller med flera pn-övergångar (multi-junction).
Testa Hemsols solcellskalkyl!
Fyra exempel på nya effektiva solceller som ännu inte nått stor kommersiell spridning för solpaneler avsedda för bostäder är:
Perovskit är ett mineral i sig men med perovsiktsolceller menas en ny typ av effektiva solceller som är uppbyggda enligt samma kemiska struktur som perovskit. Olika perovskitsolceller kan således bestå av olika material.
Perovskitsolceller kan absorbera en något större mängd av solljuset än kiselsolceller och kan därför uppnå en högre verkningsgrad än kiselsolceller. Därtill är de billigare att tillverka.
I skrivande stund, januari år 2025, har dock perovskitsolceller betydligt kortare livlängd än traditionella kiselsolceller. De används därför ännu inte i större kommersiell skala
Inom den nya effektiva tekniken för solceller med koncentrerat solljus (Concentrated Solar Power, CSP) används speglar och linser för att styra solljuset mot en solcell och därigenom öka dess verkningsgrad.
Genom att kombinera teknikerna CSP och multi-junction har forskare lyckats att producera en solcell med en verkningsgrad på hela 47,6 %. Internationellt används CSP-tekniken för storskaliga solcellsparker men tekniken lämpar sig i dags dato, januari år 2025, inte för takinstallationer eftersom den kräver mycket plats.
Traditionella solceller består av en (1 stycken) så kallad pn-övergång (junction) med ett visst så kallat bandgap. Fotoner (ljuspartiklar) från solljuset med en energi som är lägre än detta bandgap kan inte fångas upp av solcellen.
Fotoner som har mycket högre energi än bandgapet kan visserligen fångas upp men deras överskottsenergi förloras i form av värme. Denna värme höjer solcellens temperatur och minskar därmed solcellens verkningsgrad.
Traditionellt har det därför gått ut på att välja ett bandgap så att en tillräcklig mängd fotoner kan absorberas samtidigt som den genomsnittliga överskottsenergin för de absorberade fotonerna inte får bli alltför hög.
Genom att tillverka solceller med flera pn-övergångar där varje pn-övergång har olika bandgap kan en mycket större andel av solljuset absorberas. Denna nya teknik har visat god effektivitet med en betydande förbättring av solcellers verkningsgrad. Forskare har konstruerat multi-junction solceller med en verkningsgrad på nästan 40 %, utan att använda koncentrat solljus.
Trots framsteg är multi-junction solceller i januari år 2025 dock fortfarande dyra att producera. De används därför främst för specialiserade applikationer som till exempel i satelliter eller inom rymdforskningen.
Forskare har börjat studera möjligheten att använda så kallade nanoantenner för att fånga upp solljuset. I teorin skulle denna nya effektiva solcellsteknik kunna ha en verkningsgrad på över 70 %.
Förutom högre verkningsgrad ska nanoantenner även direkt kunna omvandla likström till växelström, vilket därigenom skulle kunna göra behovet av växelriktare överflödigt. Nanoantenner befinner sig dock forskningsmässigt i ett betydligt tidigare stadium än till exempel perovskitsolceller och multi-junction solceller.
Fyra olika testmetoder för att bestämma en solpanels effekt är:
De viktigaste villkoren för ett test som utförs enligt Standard Test Condition (STC) är att:
De viktigaste villkoren för ett test som utförs enligt Nominal Operating Cell Temperature (NOCT) är:
De huvudsakliga skillnaderna mellan STC och NOCT är:
De viktigaste villkoren för ett test som utförs enligt MMOT (Nominal Module Operating Temperature) är:
NMOT kan i sin tur ses som en vidareutveckling av NOCT. På datablad för solpaneler anges effekten så gott som alltid enligt STC och oftast även enligt NOCT eller NMOT. Trots att effekten enligt NOCT och NMOT i regel är cirka 25 % lägre än STC är även denna effekt ofta högre än vad en solpanel kan förväntas producera i Sverige.
Några orsaker till det är att solinstrålningens väg genom atmosfären i Sverige är längre än den antagna “luftmassan” på 1.5 och att effekten mäts hos en helt ny solpanel.
I IEC 61215 (standardtest för solpanelers kvalitet) uppdatering år 2016 ersattes test gjorda enligt NOCT med NMOT. I nästa version av IEC 61215 som kom ut år 2021 togs NMOT helt bort. Orsaken till detta var svårigheten att utföra testerna på ett objektivt och samtidigt ekonomiskt försvarbart sätt.
De viktigaste testvillkoren för att bestämma effekten hos bifaciala solpaneler enligt Standard Test Conditions är:
Bifaciala solpaneler testas således enligt STC för enkelsida solpaneler med den skillnaden att solpanelens baksida erhåller en strålning på 135 Watt per m2.
De faktorer som mest påverkar den effekt solceller (en solcellsanläggning) ger vid en viss tidpunkt är:
Faktorer som påverkar den mängd solinstrålning som når solceller är:
Se mer: solinstrålning i Sverige
Faktorer som påverkar en solcells (solpanels) verkningsgrad är:
Faktorer som påverkar en solcellsanläggnings systemförluster är:
Den främsta fördelen med högeffektiva solceller är att de kräver en mindre yta för att producera en given mängd el, jämfört med solceller med lägre verkningsgrad. Därtill uppvisar högeffektiva solceller oftast en låg degradering av effekt över tid och en lägre påverkan av temperaturförändringar.
Anledningen till detta är att tillverkare av solpaneler inte enbart ständigt försöker att förbättra solcellers verkningsgrad utan även att minska degraderingen av effekt över tid och minskningen av effekt till följd av högre temperaturer.
Detta gör att fördelarna med högeffektiva solceller ofta är fler än att de möjliggör att få ut en högre effekt på en given takyta.
Den enda egentliga nackdelen med riktigt högeffektiva solceller är att de sällan är det bästa valet om både deras pris och prestanda beaktas. Eftersom dessa solpaneler ofta har ett högt pris per Watt, blir kostnaden per producerad kWh ibland högre än för solpaneler med lägre verkningsgrad.
Har man tillgång till minst två av de tre värdena mått (area), verkningsgrad och effekt för en solpanel går det att räkna ut det tredje värdet. Sambandet beskrivs genom formeln:
Verkningsgrad = (Märkeffekt (Watt)÷ 1 000) ÷ Area (m2)
En solpanel med en märkeffekt på 440 W och en area på 2 kvadratmeter har således en verkningsgrad på 22 % ( (440 ÷ 1 000) ÷ 2 = 0,44 ÷ 2 = 0,22 = 22 %).
Anledningen till att märkeffekten ska divideras med 1 000 är att vid bestämmande av en solpanels märkeffekt används en instrålning på 1 000 Watt per kvadratmeter.
Se också: Mått och dimensioner för solpaneler
De solpaneler som har högst verkningsgrad är sällan det bästa valet med hänsyn både till ekonomi och prestanda. Solpanelerna med högst verkningsgrad använder i regel nyare teknologi. Det tar dock tid att utveckla kostnadseffektiva tillverkningsprocesser för ny teknologi vilket initialt leder till dyrare paneler.
I takt med att tillverkningsprocesserna förfinas, sjunker priset på solpanelerna. Samtidigt sker det hela tiden en utveckling mot solpaneler med allt högre verkningsgrad. Det innebär att den solpanel som hade högst verkningsgrad idag i normala fall inte är den solpanel som kommer ha högst verkningsgrad om ett år. Vilken som kan anses vara den bästa solpanelen förändrar sig därför hela tiden.
Det finns ingen vedertagen exakt teoretisk maximal verkningsgrad för solceller utan värdet beror på vilka antaganden som görs. En vetenskaplig rapport från Laboratory of Semiconductor Devices Physics i Bechar universitetet i Algeriet anger dock 85,7 % som en maximal verkningsgrad för solceller (2).
Den högsta verkningsgraden på solceller som forskare hittills lyckats att framställa är 47,6 % enligt National Renewable Energy Laboratory (NREL) (3).
För kristallina kiselsolceller, som är den teknologi som för närvarande (januari år 2025) dominerar marknaden, är den hittills högst uppnådda verkningsgraden 27,6 %. Det bör dock observeras att solpanelers verkningsgrad är något lägre än solcellers verkningsgrad.
Solcellstak har en verkningsgrad på cirka 8–21 %. Variationen i verkningsgrad beror framförallt på vilken typ av solceller som används till solcellstaket. Används solceller av tunnfilm, som är böjbara, är verkningsgraden cirka 8–16 %. För soltak med integrerade monokristallina solpaneler är effektiviteten cirka 19–21 %.
Läs mer: solcellstak
Moderna röda solceller (solpaneler) har en verkningsgrad på cirka 18 %, vilket är cirka 2–5 procentenheter lägre än motsvarande svarta solpaneler. I grunden är svarta och röda solpaneler likadant uppbyggda, med skillnaden att ett färgpigment tillsatts för att ge röda solpaneler dess färg.
Solcellers verkningsgrad minskar med ungefär 0,05–0,10 procentenheter per år, med undantag för första året då minskningen är cirka 0,2–0,4 procentenheter. Dessa värden baseras på solpanelernas effektgarantier. I Sveriges milda klimat är det dock sannolikt att minskningen i effekt i genomsnitt är lägre än så.
Den genomsnittliga verkningsgraden för monokristallina solpaneler av n-typ var i januari år 2025 cirka 22–23 %. Det går dock att köpa solpaneler med en verkningsgrad på hela 24 %. För solpaneler med den något äldre PERC-teknologin ligger den genomsnittliga verkningsgraden på cirka 20–21,5 %.
Nej, märkeffekten är inte den maximala effekt en solpanel kan avge. Märkeffekt bestäms under bestämda testförhållanden (STC) i laboratoriemiljö. STC förutsätter bland annat en instrålning på 1 000 Watt/m2. Är instrålningen större än så, avger solpanelen en högre effekt än märkeffekten, givet allt annat lika.
Med begreppet luftmassa inom solenergin och beräkning av STC, NOCT och NMOT avses den sträcka som en oreflekterad solstråle färdas genom atmosfären i förhållande till den kortast möjliga sträckan genom atmosfären.
Begreppet luftmassa betecknas i regel AM som är en förkortning av det engelska uttrycket air mass. Inom solenergi är: AM = L ÷ L0 där:
Eftersom solens vinkel i förhållande till jordytan ändras både under dagen och över ett år varierar AM hela tiden. Den AM som använts i test som STC och NOCT är 1,5. Ett AM på 1,5 motsvarar ungefär solstrålarnas genomsnittliga väg genom atmosfären under ett år vid en latitud på 48°. Munchen i södra Tyskland är ett exempel på en plats som ligger på en latitud på cirka 48°.
Sveriges latitud från cirka 55° i söder till 69° i norr vilket innebär att solstrålarnas väg genom atmosfären är längre och den genomsnittliga solinstrålningen därför lägre, än vad som används i de standardiserade testerna, se Tabell 4.
*Uppskattning baserad på solinstrålningsdata vid olika geografiska lägen.
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.