Hvordan fungerer en solcelle?

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.

Dokumentation

Animation af solcelle

Emner : Solceller

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Hej

Er der nogen der ved, hvorfor solceller er så relativt dyre? Er det produktionen af rent silicium eller de mange behandlingstrin fra en stang silicium til udskæring i skiver samt dopning m.m. Jeg har forgæves ledt efter svaret på nettet og håber derfor der er nogen af Jer der kan give mig et svar.

Mvh. Simon Gjerløv

  • 0
  • 0

Energimæssigt koster det en del at reducere silicium ud fra sand, og husk at de silicium-wafers (skiver) der bruges er enkrystaller, dvs. perfekte krystaller. De bruges som regel til computer- og andre chips, men kan også fungere som solceller.

Det solskin der rammer jorden i løbet af et par timer, har mere energi end vi har brug for på et helt år, så solceller er en god ide, men måske er silicium-løsningen for dyr?

Der forskes i forskellige typer solceller der kunne være fremtidige bud på billigere celler, f.eks: * såkaldte Grätzel-solceller, der indeholder titaniumdioxid nanokrystaller, jod og et kraftigt farvestof og * plasticsolceller, hvor de to dopede faser består af forskellige typer polymerer

  • 0
  • 0

Det er da ikke længe siden der her på Ing blev bragt en artikel om en yderst effektiv solcelle som brugte et plastmateriale, Molybdæn og titanium.

Der er ikke nævnt pris, og selvom om overskriften siger 100 %, er det kun af det synlige lys, men stadigvæk MEGET mere end tidligere.

Til gengæld er teknologien ikke finpudset, da der vil gå nogle år før produktion.

Artiklen:

http://ing.dk/artikel/92415?highlight=solc...

  • 0
  • 0

Jeg er i gang med min 9. klasses eksamen, og mig og min ven har valgt vindmøller, og vi vil gerne vide om solceller producere mere energi end vindmøller pr. år.

Tak på forhånd.

Mvh. Emin

  • 1
  • 1

Er Rundetårn højere end et tordenbrag? Et tvivlsomt spørgsmål giver et tvivlsomt svar. Det kommer i den grad an på hvordan du sammenligner. Er det pr. kvadratmater jord, eller er det pr. metode med den udbredelse de nu har? Jeg kan anbefale witouthotair af David JC MacKay for at slå tallene op. Per kvadratmeter jord lader det til at solceller producerer noget mere, men de producerer intet om natten. I gennemsnit over et år producerer vindmøller 2W/m2 jordareal, og solceller producerer måske 10W/m2 jordareal.

  • 1
  • 3

Solen (lys) danner en spænding over dioden som solcellen består af, men desværre er spændingen i lederetningen. Derfor opnår man ikke meget over disse 0,5 til 0,7V over cellen, og den strøm man kan trække ud går modsat lederetningen. Derfor kan ubelyste celler i serie ødelægge det hele, da de stopper strømmen.

  • 2
  • 2
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten