• Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

solcelle

Oprindelig forfatter PJ Seneste forfatter Redaktionen

Solcelle. Illustrationen viser den lagdelte opbygning af en solcelle. Cellen har en tykkelse på 0,01-0,02 mm og et tværsnitsareal på normalt 10-40 cm2. En enkelt celle kan levere ca. 0,6 W ved spændingen 0,5 V. Højere spændinger og større effekt opnås ved at koble flere celler i serie.

Solcelle. Illustrationen viser den lagdelte opbygning af en solcelle. Cellen har en tykkelse på 0,01-0,02 mm og et tværsnitsareal på normalt 10-40 cm2. En enkelt celle kan levere ca. 0,6 W ved spændingen 0,5 V. Højere spændinger og større effekt opnås ved at koble flere celler i serie.

solcelle, halvlederkomponent, som ved en fotovoltaisk proces omdanner energien i sollys til elektrisk energi. Solcellen er opbygget af to halvlederlag, et p-lag og et n-lag oftest af silicium, som er adskilt af et såkaldt absorptionslag. Bagsiden af cellen er en metallisk kontaktflade, som evt. er reflekterende, mens forsiden er et antireflekslag med en metallisk kontakt i et gittermønster, som skygger mindst muligt for det indfaldende sollys. Begge kontaktlag er forsynet med terminaler.

Når lys trænger ind i cellen, absorberes det fortrinsvis i absorptionslaget, hvor det skaber elektron-hulpar. Absorptionslagets elektriske felt, som opstår pga. rumladning fra acceptor- og donorioner, vil drive elektronerne mod n-laget og hullerne mod p-laget, hvorved der opstår en elektrisk spænding mellem cellens ydre terminaler. Når en belastning tilkobles, vil der derfor løbe en strøm gennem denne, og den elektriske energi kan således bruges af belastningen. En solcelles tværsnitsareal er normalt 10-40 cm2, og tykkelsen 10-20 μm. Spændingen mellem terminalerne er ca. 0,5 V.

Virkningsgraden for omdannelse af solenergi til elektrisk energi afhænger af siliciummaterialets kvalitet. For monokrystallinsk silicium kan virkningsgraden nå op på ca. 25%, mens den for det billigere polykrystallinske silicium er ca. 20%, og for tyndfilm af amorft silicium ca. 12%. Solceller med det mere eksotiske og dyre galliumarsenid kan opnå virkningsgrader på ca. 34%.

En enkelt solcelle med et areal på 40 cm2 og en virkningsgrad på 15% kan i fuldt sollys levere 0,6 W effekt ved spændingen 0,5 V. Ønskes større effekt og spænding, kan et antal celler sammenkobles til solpaneler. I Danmark eksperimenteres med bygningsintegrerede solpaneler, hvor man for gode anlæg på årsbasis kan regne med en ydelse på 100 kWh pr. m2 panelareal.

Skønt den fotovoltaiske effekt blev opdaget af den franske fysiker A.C. Becquerel allerede i 1839, blev praktiske anvendelser ikke udviklet før ca. 1954. I 1958 blev satellitten Vanguard 1 opsendt med siliciumsolceller som effektforsyning, og siden har solceller været næsten enerådende som effektforsyningskilde i satellitter.

Efter 1970 har solceller fundet stigende anvendelse til elforsyning på steder, hvor der ikke er etableret elnet, og hvor batteri- og motor-generatorløsninger er upraktiske. Det drejer sig bl.a. om elforsyning af radio- og satellitstationer på Grønland. Også navigationsudstyr, vandpumper, elektriske hegn og i udviklingslande lys, radio og tv kan drives af solceller. Meget udbredte konsumanvendelser er strømforsyning til lommeregnere, bærbare radioer og elektronisk legetøj.

Som supplement til eller erstatning af konventionel elproduktion har solceller fundet et vist indpas i bygningsintegrerede løsninger i Danmark baseret på gunstige statslige tilskud. I 2015 koster en kilowattime produceret med solceller ca. det dobbelte af "købestrøm". På længere sigt forventes det, at solcellers fremstillingspris i forhold til ydelsen kan reduceres.