Solar förklarade solceller och el

Solceller omvandlar solljus till elektricitet

En solcell (PV), vanligtvis kallad solcell, är en icke-mekanisk anordning som omvandlar solljus direkt till elektricitet. Vissa solceller kan omvandla konstgjort ljus till elektricitet.

Fotoner bär solenergi

Solljus består av fotoner eller partiklar av solenergi. Dessa fotoner innehåller varierande mängder energi som motsvarar solens spektrums olika våglängder.

En PV-cell är tillverkad av halvledarmaterial. När fotoner träffar en PV-cell kan de reflektera från cellen, passera genom cellen eller absorberas av halvledarmaterialet. Endast de absorberade fotonerna ger energi för att generera elektricitet. När halvledarmaterialet absorberar tillräckligt med solljus (solenergi) lossas elektroner från materialets atomer. Speciell behandling av materialytan under tillverkning gör cellens främre yta mer mottaglig för lossade, eller fri, elektroner så att elektronerna naturligt migrerar till ytan på cellen.

Flödet av el

Elektronernas rörelse, som var och en bär en negativ laddning, mot cellens främre yta skapar en obalans mellan elektrisk laddning mellan cellens främre och bakre ytor. Denna obalans skapar i sin tur en spänningspotential som de negativa och positiva polerna på ett batteri. Elektriska ledare på cellen absorberar elektronerna. När ledarna är anslutna i en elektrisk krets till en extern belastning, såsom ett batteri, flyter el i kretsen.

112

Effektiviteten hos solcellssystem varierar beroende på typen av solcellsteknik

Effektiviteten med vilken solceller omvandlar solljus till el varierar beroende på typen av halvledarmaterial och solcellsteknik. Effektiviteten för kommersiellt tillgängliga solcellsmoduler var i genomsnitt mindre än 10% i mitten av 1980-talet, ökade till cirka 15% fram till 2015 och närmar sig nu 20% för toppmoderna moduler. Experimentella solceller och solceller för nischmarknader, såsom rymdsatelliter, har uppnått nästan 50% effektivitet.

Hur solcellssystem fungerar

PV-cellen är den grundläggande byggstenen i ett PV-system. Enskilda celler kan variera i storlek från cirka 0,5 tum till cirka 4 tum över. Men en cell producerar bara 1 eller 2 watt, vilket bara är tillräckligt med elektricitet för små användningsområden, till exempel för att driva miniräknare eller armbandsur.

PV-celler är elektriskt anslutna i en förpackad, vädertät PV-modul eller panel. PV-moduler varierar i storlek och i mängden el de kan producera. Elproduktionskapaciteten för PV-modul ökar med antalet celler i modulen eller i modulens yta. PV-moduler kan anslutas i grupper för att bilda en PV-array. En PV-array kan bestå av två eller hundratals PV-moduler. Antalet solcellsmoduler som är anslutna i en solpanel bestämmer den totala mängden el som matrisen kan generera.

Solceller genererar likström (DC). Denna likströmselektricitet kan användas för att ladda batterier som i sin tur driver enheter som använder likström. Nästan all el levereras som växelström (AC) i elöverförings- och distributionssystem. Enheter anropade växelriktare används på solcellsmoduler eller i matriser för att omvandla likströmselektricitet till växelström.

PV-celler och moduler producerar den största mängden elektricitet när de vetter direkt mot solen. PV-moduler och matriser kan använda spårningssystem som flyttar modulerna för att ständigt möta solen, men dessa system är dyra. De flesta solcellssystem har moduler i ett fast läge med modulerna vända direkt söderut (på norra halvklotet - direkt norr på södra halvklotet) och i en vinkel som optimerar systemets fysiska och ekonomiska prestanda.

Solceller är grupperade i paneler (moduler) och paneler kan grupperas i matriser av olika storlek för att producera små till stora mängder elektricitet, till exempel för att driva vattenpumpar för boskapsvatten, för att tillhandahålla el till bostäder eller för el- elproduktion i skala.

news (1)

Källa: National Renewable Energy Laboratory (copyright)

Tillämpningar av solcellssystem

De minsta solcellssystemen kalkylatorer och armbandsur. Större system kan tillhandahålla elektricitet för att pumpa vatten, för att driva kommunikationsutrustning, för att leverera elektricitet för ett enda hem eller företag, eller för att bilda stora matriser som levererar el till tusentals elkonsumenter.

Några fördelar med solcellssystem är

• PV-system kan leverera el på platser där eldistributionssystem (kraftledningar) inte finns, och de kan också leverera el till ett elnät.
• PV-matriser kan installeras snabbt och kan vara i alla storlekar.
• Miljöeffekterna av solcellssystem på byggnader är minimala.

news (3)

Källa: National Renewable Energy Laboratory (copyright)

news (2)

Källa: National Renewable Energy Laboratory (copyright)

Historia av solceller

Den första praktiska PV-cellen utvecklades 1954 av Bell Telephone-forskare. Från och med slutet av 1950-talet användes PV-celler för att driva amerikanska rymdsatelliter. I slutet av 1970-talet levererade solpaneler el i fjärrkontroll, eller utanför nätet, platser som inte hade elektriska ledningar. Sedan 2004 har de flesta solpaneler installerade i USA varit i nätanslutna system på bostäder, byggnader och centralstationer. Tekniska framsteg, lägre kostnader för solcellssystem och olika ekonomiska incitament och statlig politik har bidragit till att kraftigt utvidga solcellsanvändningen sedan mitten av 1990-talet. Hundratusentals nätanslutna solcellssystem är nu installerade i USA.

US Energy Information Administration (EIA) uppskattar att el som produceras vid solcelleanläggningar i energiförsörjning ökade från 76 miljoner kilowattimmar (kWh) 2008 till 69 miljarder (kWh) år 2019. Kraftverk i kraftverk har minst 1000 kilowatt (eller en megawatt) elproduktionskapacitet. EIA uppskattar att 33 miljarder kWh genererades av småskaliga nätanslutna solcelleanläggningar 2019, upp från 11 miljarder kWh 2014. Småskaliga solcellssystem är system som har mindre än en megawatt elproduktionskapacitet. De flesta ligger på byggnader och kallas ibland på taket PV-system.


Inläggstid: 20-20-2020