Stig Jakobsen vil gerne vide, hvordan en solcelle egentlig virker:

"Hvordan fungerer en solcelle? Er det solens varme eller er det lyset der skaber energien?"


Ivan Katic, Seniorkonsulent på Teknologisk Institut, svarer:

"Sådan virker (de fleste) solceller:

Solceller er karakteriseret ved at de omsætter strålingsenergi direkte til elektricitet ved hjælp af den såkaldte fotoelektriske effekt, som første gang blev opdaget af franskmanden Bequerel i 1839, og senere beskrevet af Einstein. Energi fra solceller er derfor ikke baseret på opvarmning i modsætning til solfangere, faktisk fungerer solceller bedst ved lave temperaturer.

De fleste solceller er lavet af grundstoffet silicium, som er tilsat små mængder af grundstofferne fosfor og bor på hver sin side af solcellen. Herved dannes der et indbygget permanent elektrisk felt, som gør at frie elektroner inde i solcellen gerne bevæger sig i den ene retning, men helst ikke den anden vej.

Normalt er elektronerne låst fast, men når solcellen belyses, vil sollysets fotoner slå elektroner løs, så de kan bevæge sig frit rundt og til slut blive samlet op af et fintmasket elektrisk ledende gitter på solcellens forside, som udgør den negative pol.

Resultatet er at der bliver opbygget en spændingsforskel på ca. 0,6 V mellem solcellens for- og bagside, når den belyses. Hvis man forbinder de to sider med et elektrisk kredsløb, vil spændingsforskellen søges udlignet, ved at der løber en strøm, som er proportional med bestrålingsstyrken.

I det ideelle tilfælde vil en foton netop tilføre så meget energi til en elektron, så den kan blive en fri ladningsbærer, som kan bevæge sig til den negative pol. På grund af sollysets spektralfordeling vil korte bølgelængder have overskud af energi og lange bølgelængder underskud i forhold til det, der er nødvendigt for at løsrive elektronen.

Det er derfor ikke alle bølgelængder, der udnyttes lige godt, og det er netop en af barriererne for at opnå en høj effektivitet af solceller i forhold til sollysets spektrum. Normale solceller af silicium udnytter ikke den langbølgede varmestråling fra solen, men fortrinsvis det synlige lys. Visse solcelletyper kan dog udnytte varmestråling, man taler da om termo-fotovoltaiske celler, som bl.a. indgår i nødstrømsanlæg med gas- eller petroleumsbrænder."

Spørg Scientariet er i dag redigeret af Julie M. Callesen, jmc@ing.dk.