Vores læser Lars Vangsgaard spørger:
Hvad sker der med den energi, en solcelle (PV) udvikler til et ydre elektrisk kredsløb, når den kobles fra det ydre elektriske kredsløb, men udsættes for den samme mængde lys?
Det, der før blev udviklet som elektrisk energi, vil vel bare få en anden form, f.eks. varme i solcellen?
Jan Vedde, senior projektingeniør i European Energy og bestyrelsesmedlem i Dansk Solcelleforening, svarer:
Når inverteren er afbrudt – eller ikke er tilsluttet – kan der ikke trækkes elektrisk energi ud af solcellesystemet (strømmen er nul), og der bliver derfor heller ikke afsat varme i elektronikken.
I dette tilfælde bliver den absorberede solenergi i stedet til varme i panelet, og energibalance nås dels ved at returnerer en blanding af reflekteret sollys og varmestråling til omgivelserne, dels ved at levere varmeenergi til montagesystemet via varmeledning og til den omgivende luft via konvektion.
Hermed sættes de overordnede grænser for, hvor varmt panelet bliver, såfremt inverteren er afbrudt.
For den del af sollyset, som faktisk når frem gennem glasset til siliciummaterialet, er der følgende tre processer i spil:
Hvilken proces der dominerer, afhænger af lysets frekvens. Da silicium er transparent for langbølget lys, dvs. lys med en bølgelængde på over ca. 1.100 nm, vil denne del af spektret nå frem til bagbeklædningen eller solcellens bagsidekontakt og blive absorberet dér.
Omvendt vil det kortbølgede lys med bølgelængder under ca. 400 nm blive absorberet i materialets krystalstruktur og her blive omsat til gitterbevægelser, altså varme.
Endelig er der den interessante del af solspektret, som ligger mellem ca. 400 og 1.100 nm. Denne del af spektret bliver typisk absorberet af materialets elektronstruktur, hvilket betyder, at en elektron energimæssigt bliver løftet fra det såkaldte valensbånd til ledningsbåndet (jf. de grundlæggende karakteristika for alle halvedermaterialer) og dermed bliver i stand til at lede en strøm gennem materialet frem til kontakten.
Lyset indeholder alle disse frekvenser i lidt varierende intensitet. Men alt bliver modtaget og er principielt til rådighed for konvertering i solcellen. Der er små forskelle mellem den røde aftensol og lyset en klar sommerdag, men det er småting.
Såfremt de lys-genererede positive og negative ladningsbærere alligevel ikke når frem til kontakten, vil også denne energi blive til varme, ved at disse positive og negative ladningsbærere finder hinanden i et rekombinationscenter, evt. på overfladen eller ved en korngrænse i materialet.
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.
Tak for et godt spørgsmål og god besvarelse, dejlig læsning :-)
Når belastningen fjernes fra solpanelet stiger spændingen fra ca 0,5V til ca 0,6V pr celle i panelet. Mine 6 år gamle 255Wp paneler har 6x10 celler, og iflg dataarket er Open Circuit Voltage (Voc) = 37,4 Volt, mens Voltage at Maximum Power (Vmpp) = 30,7 Volt (som gange Current at Maximum Power (Impp) = 8,32A netop giver 253 Watt ).
I praksis ser jeg 360 Volt DC ind i inverteren for hver 12 paneler i serie, når inverteren kører som den skal. Spændingen er næsten altid den samme, men strømmen følger indstrålingen. Hvis inverteren ikke kan komme af med energien, stiger indgangsspændningen til over 400 Volt ved 0 Ampere.
Med andre ord foregår alt stille og roligt, når belastningen tages af et solcelleanlæg, i stærk kontrast til et solvarmeanlæg, der i løbet af kort tid når kogepunktet, hvis solen skinner og belastningen/pumpen standses!