Hur fungerar solceller?

För att kunna förstå hur solceller fungerar behöver vi såklart en inblick i deras fysik. Solceller genererar elektricitet direkt från solljuset utan behov av en roterande generator. Deras yta utgörs av ett tunt lager halvledarmaterial, vanligtvis kisel, som tillåter dem att absorbera solenergi och omvandla den till elektricitet. När solen träffar solcellen skapas en elektrisk spänning mellan dess framsida och baksida. Genom att koppla samman de båda sidorna med en elkabel skapas en elektrisk ström i samband med att elektronerna börjar röra sig från ena sidan till den andra.

Genom att seriekoppla flera solceller ökar spänningen, medan parallellkoppling ökar strömstyrkan. Vanligtvis kombineras flera solceller för att bilda en solpanel. Solpanelerna kan sedan installeras på villatak, vilket minskar behovet av markyta och minimerar störningar för djur, natur och människor. 

Funderar du på att installera solceller är det extra fördelaktigt att göra det på ditt villatak – eftersom elen produceras nära den plats där den används. I nästa avsnitt tittar vi lite närmare på hur solcellerna fungerar på ditt tak.

• Växelriktaren kan kopplas upp mot internet, vilket bland annat kan göra det möjligt för dig att övervaka din elproduktion via en mobilapp. 

• Om du har andra produkter kopplat till din växelriktare, såsom batteri eller smartmätare, kan du även följa dessa i samma app. 

• Om du har ett batteri säkerställer växelriktaren att batteriet laddas under soliga perioder och töms under natten. Det här gör att du kan använda din egenproducerade, fossilfria solel även under natten.

Nu har vi pratat en del om växelriktaren som är en viktig del av alla solceller. Faktum är att det finns flera typer av växelriktare, bland annat strängväxelriktare och mikroväxelriktare. I den här artikeln utgår vi i huvudsak från strängväxelriktare. För att du ska få en lite bättre förståelse för de två vanligaste typerna berättar vi mer om dem nedan.

En strängväxelriktare är en typ av växelriktare där likström från solpanelerna leds in i strängar, som består av 6–20 seriekopplade solpaneler. För solcellsanläggningar under 20 kW har strängväxelriktare vanligtvis 3–9 strängar. En typisk strängväxelriktare har 1–3 strängoptimerare, kallade MPPT:er (Maximum Power Point Trackers). Med två MPPT:er kan förslagsvis solpaneler i östlig riktning optimeras av den ena MPPT:en, och solpaneler i västlig riktning optimeras av den andra.

Mikroväxelriktare är enheter som både omvandlar likström till växelström och hanterar effektoptimering. En mikroväxelriktare kopplas vanligtvis till en solpanel, och kan även anslutas till 2–4 solpaneler. När mikroväxelriktare används, utrustas oftast varje solpanel med en egen mikroväxelriktare, vilket eliminerar behovet av en strängväxelriktare.

Solcellers funktion påverkas såklart av yttre faktorer, såsom mängden sol och temperatur. Därmed finns det flera faktorer som kan påverka prestandan och hur solceller fungerar under vintertid. Nedan går vi igenom några faktorer som påverkar solcellers funktion på vintern. 

Temperatur: Solcellers effektivitet tenderar att minska när temperaturen stiger. Under vintern kan de fungera något bättre tack vare att temperaturen är lägre. När solcellerna hålls svala reduceras risken för att de ska tappa sin effekt. Däremot kan extrem kyla också minska effektiviteten. 

Ljusintensitet: Under vintern kan ljusets intensitet vara lägre eftersom dagarna är kortare och molnigheten ökar. Det kan resultera i minskad produktion av elektricitet från solcellerna. 

Solens vinkel: Solens position på himlen påverkar mängden ljus som når solcellerna. Under vintern är solens bana lägre på himlen, vilket kan leda till minskad exponering och därmed minskad effektivitet. 

Snö och is: Under vintern kan snö och is ackumuleras på solcellernas ytor, vilket kan blockera solinstrålningen och minska solcellernas prestanda. Att hålla solcellerna rena och fria från snö och is är därför viktigt för att maximera deras effektivitet. 

Geografisk plats: Samtliga faktorer ovan beror på var i Sverige du bor. Sammanfattningsvis kan solceller fortfarande generera elektricitet under vintern. Däremot kan deras effektivitet reduceras något på grund av ovan nämnda faktorer. Trots det fortsätter solceller vara en värdefull energikälla under vintermånaderna, och deras prestanda kan förbättras genom lämplig design och underhåll.

Solcellernas funktion påverkas såklart vid ett strömavbrott. En vanlig solcellsanläggning som är ansluten till elnätet fungerar inte under ett strömavbrott. Det beror på att växelriktaren i solcellsanläggningen automatiskt stängs av när det uppstår ett strömavbrott. Även om solcellerna fortsätter att absorbera solljus, genereras ingen elektricitet eftersom växelriktaren är avstängd.  

Växelriktaren i en solcellsanläggning stängs av under ett strömavbrott av säkerhetsskäl. Anledningen är att de som arbetar med att reparera elnätet måste kunna vara säkra på att det är helt strömlöst. Dessutom kan okontrollerad strömutmatning på elnätet skada komponenter i nätet.

För att solceller ska fortsätta producera el även vid strömavbrott krävs följande kompletterande komponenter i en vanlig solcellsanläggning:

• Hybridväxelriktare: En växelriktare som är kompatibel med batterier för att möjliggöra lagring av överskottsel och användning under strömavbrott.

• Frånskiljare: En brytare som isolerar solcellsanläggningen från elnätet vid strömavbrott för att förhindra risker och problem med nätets återkoppling.

• Eget jordtag: Ett jordningssystem som säkerställer att anläggningen är ordentligt jordad även om PEN-ledaren är bruten, vilket är nödvändigt för säker drift och skydd mot elektriska störningar.

• Energilagring: Vanligtvis i form av batterier, vilket möjliggör lagring av överskottsel från solcellerna för senare användning under strömavbrott eller när solen inte är tillgänglig för att producera el.

Dessa komponenter gör det möjligt för solcellsanläggningen att fungera som en oberoende elproducent även när det inte finns ström från elnätet. Det här ökar pålitligheten och användbarheten hos solenergisystemet.