Hvad er solceller?
Egnede tage
Demo-projekt
Billeder
 



Hvad er solceller ?
Et solcellepanel er ikke det samme som et solpanel. Et solpanel består af en sort kasse med rør, der er fyldt med vand, som bliver opvarmet ved hjælp af solens energi.
En solcelle producerer derimod strøm. Den omsætter simpelthen solens lys til el ved hjælp af en såkaldt fotoelektrisk effekt. Teknologien har længe været kendt i rumfarten og er således yderst driftsikker.
Solcellerne bliver normalt kombineret i solcellepaneler, - en betegnelse der blandt fagfolk ofte forkortes (til ”solpaneler”) - deraf forvirringen omkring de to typer af anvendelse af solens energi.
Der findes i princippet 3 forskellige former for solceller, men fælles for dem alle er, at de består af et uorganisk stof, som bliver påvirket af solens stråler til at udvikle en elektrisk ladning imellem de enkelte molekyler. Ved at indlejre en metalstreng kan denne elektriske jævnstrøm samles og føres ud. Derefter omformer man jævnstrømmen til vekselstrøm, hvorefter den ledes ud i det almindelige ledningsnet.
Det uorganiske stof er silicium, som indgår i kvarts, SiO2.
Kvarts er en væsentlig bestanddel af granit, som er den almindeligste bjergart i jordens overflade. Vi kender det som en væsentlig del af vores strandsand.
Råstoffet er der således rigeligt af, men der er forskel på, i hvilken form man bruger silicium, når man fremstiller solceller.

Global produktion af strøm fra solceller
På verdensplan er solcellebranchen stadig lille; man kender stort set hinanden og hjælper hinanden.
En solcellefabrik koster (2004) ca. 500 mill. kr. at bygge. Der er ikke så mange, kun 20 – 30 stk. i hele verden, og de ejes stort set alle sammen af de store energiselskaber (Shell, BP mfl.)
80 % af markedet for solcellefabrikation domineres af EON (tysk), RWE (tysk) og Vattenfall (svensk), mens japanerne (Sanyo, Sharp, KyoCera) og Holland (Nyon) bliver stærkere og stærkere.
Problem: Råvarerne kan ikke følge med. Markedet for solceller er vokset med 40 % i snit i de sidste 4 år. Derfor må man tænke alternativt for at skaffe råvarer til solceller.
I 2003 blev der globalt set produceret 800 mW (megaWatt)
I 2004 vil der sandsynligvis blive produceret 1 gigaW ~ en stigning på 40 % (indtil sept 2004: 750 megaW)
NB! Til sammenligning produceres i dag ca. 11 gigaW vindmølle – el.

De 3 former for solceller
a)  Amorfe siliciumelementer, dvs. en størknet gel, der er skåret i skiver.
b)  Krystallinske: monokrystallinske eller polykrystallinske
c)  Nyt: RISØ og DTI forsker også i solceller på plast/i bløde materialer.
Solcellelauget arbejder pt. med den polykrystallinske type.

Ad a) Amorf silicium: sorte paneler
Ca. 100 forskellige produktionsmuligheder, (siliciumsubstrat, dampning på glas m.m.)
Problemet er at vælge blandt disse muligheder. Virkningsgraden falder gradvist ganske langsomt, og er alene derfor ikke egnet til byggeri. Derimod er flere af metoderne velegnede til regnemaskiner o.a. med relativ kort levetid.
Ret billig fremstilling for de fleste typers vedkommende.

Ad b) Krystallinsk silicium
Grundstoffet = strandsand. 25års levetid med samme virkningsgrad +/- 10 år.
De krystallinske former for solceller optager 90 % af verdensmarkedet, og det skønnes, at det vil være det samme om 15 år.
Der er også ca. 100 forskellige metoder at producere krystallinske solceller på, hvoraf de 96 % er for dårlige. Problemerne er: uklarheder, holder ikke farverne og er ikke gode nok til byggeri.
Om de sidste 3 – 4 %-måder ved man, at de virker, men de er dyre. Solceller kan ikke pt. konkurrere med vindmøllers el-produktion.
De monokrystallinske solceller kræver ubrudte og fejlfri Si-barrer og er derfor meget dyre. Det er sådan set én lang krystal, som man skærer i tynde skiver. Overfladen bliver ensartet - sort, når man laver solceller af dette materiale.
For eksempel har R98 –bygningen i Kbh. denne form for paneler. Meget flot facade !
Chips kræver også monokrystallinsk, helt rent Si. Det kræver enormt høje varmegrader (1300° C) og er derfor meget dyrt at fremstille.
Polykrystallinske solceller – den type, som solcellelauget anvender:

Meget af det silicium, der bruges i chip-industrien må sorteres fra. Det kan være knækkede Si-barrer, "skæve krystaller" og diverse rester, som ikke kan bruges til chips, men som imidlertid udmærket kan bruges til solceller. Sådanne rester opvarmes i fælles bad og bliver til polykrystallinske solceller, som udgør 2/3 af verdens krystallinske solcelleproduktion i dag. Det er også her, at de fleste investeringer foretages.

En solcelle virker lidt bedre, hvis den får et begrænset lag af titaniumoxid, hvilket gør dens krystaller blå. Men hvis den får for meget, bliver den blålilla, og så virker den faktisk ikke bedre. En solcelle er en skrøbelig ting, 12 x 12 cm ,og den "giver" ca. 2,1 Watt. Selve cellen indkapsles i flere forskellige beskyttende lag af f.eks. plast og kombineres til et panel.

Et solcellepanel kan rumme et variabelt antal celler.
95 % af alle paneler, der produceres, er standardpaneler, som har 36 celler.

Fremstilling af solcellepaneler
Solcellefabrikken GAIA Solar (Danmark) har netop specialiseret sig i at bruge sådanne billigere råvarer til at fremstille højeffektive standardpanel-anlæg til gode priser.
½ af fabrikkens produktionen består heraf, f.eks. på taget af Vigerslev Transformerstation: ret grimme paneler, men de vender op mod himlen og fungerer perfekt i hvert fald i 20 år.
Den anden ½ af produktionen består af individuelle kundeopgaver. Det er f.eks. sorte facadepaneler der ser 50% bedre ud, men sådan set fungerer de 1% dårligere end de blå.

Alle solceller bliver testede før montering i paneler.
Effekt-test: STC Standard Testing Condition:
Betingelserne er:
- solindstråling : 1000 W/m² (som en god dansk sommerdag)
- Solindstrålingsvinkel: 45° over horisonten ( ~1½ x gennem atm., ”air mass”)
  Temperatur: 25°C (der er 0,4 % afvigelse: minuseffekt hvis temp. er over 25°C, pluseffekt,
  hvis den er under 25°C) – så det drejer sig om at køle cellerne af..

Pris og effekt
Man betaler pr. Watt, men prisen er afhængig af form og farve (de blå er de billigste), visuel sortering og effekt-test (se nedenfor) af hver enkelt celle, før den bliver kombineret med sine 35 naboer til et panel. Et panel skal nemlig indeholde celler med den samme effekt, ellers er det den svageste celle, der er bestemmende for panelets samlede produktion.
Selve panelet giver altså også en samlet effekt på ca. 2,1 Watt x 36 = ca. 75 W.
Hvis der er tale om optimal placering kan et anlæg på 10 m² paneler yde 1kW (1000W)
Prisen på at installere 1 Watt ligger i øjeblikket på ca. 40 kr..
Ved at bruge visuel 2.sortering til opgaver, som kun er synlige for måger og den slags, kan man spare kunden for 17 % af normalprisen.

Eksempler på anlæg og størrelse
Et optimalt placeret solcelleanlæg på 10 m² kan yde ca. 1 kW (kiloWatt) og producere ca. 800 kWh/år. (kiloWatt-timer pr. år).
For at et anlæg kan forrentes rimeligt ,skal det være over 50 m²
En almindelig familie i et parcelhus bruger i gennemsnit 4.000- 4.500 kWh om året, mens el-forbruget for en familie i lejlighed ligger på 2.000- 2.500 kWh.
På SID-bygningen i København: 23,1 kWp (kilowatt-peak, ~ et såkaldt ”25 kW-anlæg”) dvs. når 1 celle leverer 2,1 W, producerer 10.000 celler mindst 21 kW.

Anlægsmetode

Når panelernes overflade hælder mere end 11 grader, er de selvrensende.
Hvert panel monteres skråt på en (tysk) kasse af genbrugsplast, der får en ballast bestående af brudfliser eller SF- broksten – og så flytter den sig ikke en tomme, selv om den placeres på den flade top af et højt hus.
Der er ikke tale om nogen form for gennembrud af taget – men det kræver en gammeldags tagkonstruktion, som kan bære vægten.
Når et solcellepanel fungerer, bliver det varmt, ca. 50°. Varmen modvirker effekten, så virkningsgraden er størst når de står frit med ventilation, og det hjælper også i den rigtige retning, at ballaststenene optager og afgiver varmen.