Faktaark om solceller - Energitjenesten

Skolernes Energiforum laver
inspirerende undervisning
om energi og miljø
FAKTAARK: Solceller
Solenergi
Vi bruger solenergi på mange måder:
• Solen leverer energi til planternes fotosyntese.
• Vi kan få varmt vand fra solvarmeanlæg.
• Vi kan få elektricitet fra solceller.
• Temperaturforskelle som solen skaber på jorden er med til at skabe vind,
som bruges i vindenergi.
• Opvarmning og fordampning af vand skaber nedbør, som siden kan bruges
i udnyttelse af vandkraft.
Solen leverer enorme mængder af energi. Hele klodens energiforbrug på et
år svarer til en 10.000-del af den solenergi, der rammer jorden i løbet af et
år. I Danmark er solindstrålingen 1.000 kWh/m 2 pr år på en vandret flade.
Figuren til højre viser verdens kendte energireserver sammenlignet med
den årlige solindstråling på jorden.
Årlig solenergi
Energireserver
Kilde: Nye fornybare energikilder. Norge
Verdens årlige energiforbrug
Gasreserver
Olieserver
Uranreserver
Kulreserver
Brugbar vandkraft
Fotosyntese
Vindenergi
Typer af solceller
Der findes forskellige typer af solceller.
Dem der bruges i dag er baseret på silicium og er hovedsagelig af typerne:
• Monokrystallinske
• Polykrystalinske
• Tyndfilm
Monokrystalinske er de dyreste, men har også den højeste virkningsgrad.
Tyndfilmssolceller har lavere virkningsgrad, men er billigere. De bruges typisk i udstyr som f.eks. lommerregnere,
som har et meget lille effektbehov.
Der forskes meget i at gøre solceller både billigere og mere effektive. De bedste solceller man har lavet, har
i laboratorieforsøg virkningsgrader over 30%. Virkningsgraden fortæller, hvor stor en del af den indstrålede
energi solcellen kan udnytte. I figuren til højre ses virkningsgraden på de solceller man bruger i dag.
Kontaktfingre (-)
p-lag
n-lag
Antireflekslag
p-n overgang
Bagsidekontakt (+)
kilde: www.solenergi.dk
Skolernes Energiforum
www.skoleenergi.dk

Hvordan fungerer en solcelle
En solcelle er et photovoltaisk system, der kan konvertere lys til
elektricitet.
En solcelle består af to lag silicium – et n-lag og et p-lag. Silicium
hører til gruppe 14 (hovedgruppe 4A) i det periodiske system,
hvilket betyder at der er 4 elektroner i yderste skal. N-laget er
”dopet” (forurenet) med et stof, som tilhører gruppe 15 (Hovedgruppe
5A) (fx fosfor), med 5 elektroner i yderste skal. P-laget er
dopet med et stof, der tilhører gruppe 13 (hovedgruppe 3A)(f.eks
bor, gallium), som har 3 elektroner i yderste skal.
Når lys (energi) rammer solcellen, vil ledetrådene i n-laget frigøres
fra silicum-strukturen og samles i kontakterne på solcellens
overside. Herved kan de ledes i gennem et elektrisk kredsløb, fx
en pære, tilbage til p-siden.
%
14
12
10
8
6
4
2
0
Virkningsgrad for solceller
Monokrystallinske (13)
Polykrystallinske (11)
Triple-Junction (7)
Standard tyndfilm (6)
Transparante tyndfilm (4)
Type Kilde: www.dansksolenergi.dk
Skyggepåvirkning
Et solcelleanlæg er meget følsomt overfor skyggepåvirkning
og producerer mærkbart mindre strøm
ved skyggepåvirkninger. Solcellepaneler er serieforbundne,
hvilket i praksis betyder, at en skygge
på et mindre areal kan påvirke strømproduktionen
i resten af anlægget negativt. Det er derfor væsentligt
at placere anlægget på en flade, der er
skyggefri i dagtimerne.
Placering og udnyttelse af solceller
Det optimalt placerede solcelleanlæg har en orientering
mod syd og er i Danmark monteret med en
hældning på 40° fra vandret. Afvigelser fra denne
idealsituation vil betyde, at anlæggets effekt reduceres.
En reduktion kan dog holdes under 10 %
i intervallet +/- 40° fra syd og 15-55° i forhold til
vandret.
Nedenstående figur viser en række skyggefaktorer,
der kan have indflydelse på et solcelleanlægs
ydelse. De typiske skyggegivere er træer, modstående
bygninger, kviste og andre opstående, skyggegivende
elementer i tagfladen. Kan man ikke
finde et skyggefrit område på taget til placering af
solcelleanlægget, er det i nogle tilfælde muligt at
koble anlægget intelligent sammen rundt om en
den eventuelle skygge, og at simulere effekten af
skyggen i et 3D simuleringsprogram.
Figuren illustrerer hvor mange procent, der mistes
ved at placere solcelleanlægget væk fra den optimale
situation, både i hældning og i orientering.
Eksempel: Et lodret anlæg vender mod sydvest,
har en hældning på 90° og afvigelse fra syd på
45°. Ved aflæsning i figuren til højre fås en procentaflæsning
på 70-75 (lilla felt), hvilket betyder
at solcelleanlægget har en nedsat ydelse med 25-
30 procentpoint.
Skolernes Energiforum
www.skoleenergi.dk