Solceller – vet du hur de funkar egentligen?
Om vi fångar upp all solenergi som når jorden under en timmes tid skulle vi kunna täcka hela världens energibehov för ett helt år. Men hur funkar egentligen solceller? Fysikprofessor Magnus Borgström förklarar.
Så här fungerar solceller:
1 / BESTÅR AV KISEL
En solcell är ungefär lika stor som en cd-skiva. Den är tunn och består oftast av kisel. När solens små energipaket, fotoner, träffar cellens ovansida börjar det röra sig inuti kiselns minsta beståndsdel: atomerna. I atomerna finns en ännu mindre och viktigare beståndsdel: elektronerna. Dessa blir bärare av solenergin.
2 / FRIGÖR ELEKTRONER
Solljuset ger kiselatomerna energi som frigör elektronerna. De glider åt olika håll i materialet. Negativt laddade elektroner drivs mot botten. På ovansidan uppstår det ”hål” när elektronerna lämnat sina platser. Hålen är positivt laddade.
3 / SOLEN SKAPAR SPÄNNING
Elektroner vill uppnå jämvikt och fylla hålen. Solens strålningsenergi frigör hela tiden elektronerna och det skapas en spänning mellan materialets negativt och positivt laddade skikt.
4 / HÅLEN STRÖMMAR
Kiselns ovansida har dopats med ett ämne som ger ”hål”. Undersidans skikt har dopats med ett ämne som ger fullt med ledande elektroner. En spänning mellan skikten byggs därmed upp. Fysiker beskriver sedan processen med att ledande elektroner ”strömmar” och även faktiskt att ”hålen strömmar”. Processen pågår så länge solstrålarna träffar materialet.
5 / EN SOLCELL RÄCKER INTE
När elektronerna rör sig i en och samma riktning skapas likström. Likströmmen leds till en omvandlare som gör om likströmmen till växelström så att elektriciteten kan användas i våra energisystem. En enskild solcell ger inte så mycket elektricitet och därför behövs många solceller bredvid varandra i så kallade paneler som täcker stora områden.
VÄRLDENS FÖRSTA
Ingenjören Russell Ohl (1898-1987) studerade kisels olika egenskaper och 1940 upptäckte han av en slump att en voltmeter gav utslag när en bit kisel träffades av ljuset från en ficklampa. Denna upptäckt och flera andra, ledde till att den första solcellen kunde konstrueras i USA 1954 i telefonbolaget Bells laboratorium.
VÄRLDENS STÖRSTA
I nordvästra Indien finns världens största solkraftverk som ger cirka 2,2 gigawatt i elkraft. Den heter Bhadla Solar Power Plant och har över tio miljoner solceller. Kraftverket producerar energi till 4,5 miljoner hushåll och reducerar mängden koldioxid i atmosfären motsvarande fyra miljoner ton per år.
Läs även: