Sådan virker solceller: Fra lys til energi

Sollys som energikilde

Antallet af solceller har været i stor vækst over de seneste par år. I 2022 blev der produceret 2.181 GWh fra solceller i Danmark, hvilket næsten er en fordobling af produktionen fra året før. Det er en vækst, som Danmark har stor fordel af, og som helst skal fortsætte, da solenergi ifølge FN er en effektiv metode til at gøre en indsats for klimaet.

Solen lyser hver dag – også selvom det er gråvejr. Derfor producerer solceller strøm året rundt, og genererer blot større mængder af elektricitet, når solen skinner, end når det er skyet.

Omdannelsen af lys til energi kaldes den fotovoltaiske proces, og er det videnskabelige navn for det der sker, når solceller generer elektricitet. Denne proces kan sammenlignes med fotosyntese, hvor solens lys giver planterne energi til at vokse.

Solens lysstråler indeholderflere forskellige bølgelængder, men i denne sammenhæng vil vi fokusere på ultraviolette, synlige og infrarøde bølgelængder. De ultraviolette og infrarøde lysbølger er ikke synlige med det menneskelige øje, men de synlige lysbølger kan fx ses afspejlet i en regnbue. De bølgelængder som genererer strømmen findes i området omkring det synlige lysspektrum, hvor kun en mindre del af de ultraviolette og infrarøde lysbølger indgår.

Solcellernes sammensætning

Et solcellepanel er en ramme af flere solceller. En solcelle er typisk ikke større end en kvadratdecimeter, og et solcellepanel består typisk af ca. 50-120 solceller afhængigt af panelets størrelse. Derfor er der flere solceller, end der kan synes, når der bliver monteret et solcelleanlæg.

Solcellerne er sat sammen af tre lag. Når det synlige lys rammer cellerne, når det ind i det midterste lag af solcellen. Her slår den elektroner fri fra deres atomer, så de kan bevæge sig mellem lagene i solcellen. Dette er med til at give lagene i solcellerne forskellige ladninger, hvoraf det øverste lag er negativt ladet, det midterste neutralt og det nederste positivt.

Når det synlige sollys rammer det neutrale lag af solcellen, slår lyset elektroner fra det neutrale lag løs, så de kan bevæge sig mod det negative lag i toppen. Efter at elektronen er slået løs, er der et positivt ”hul”, der modsat bevæger sig mod det positive lag i bunden. Det er denne bevægelse af elektroner og de positivt ladet huller, som førers ud i ledningerne, og når de mødes igen, skabes der en elektrisk ladning i form af jævnstrøm.