The sun is an everlasting energy source

Solen er en næsten uudtømmelig energikilde, og en af betingelserne for livet på Jorden. Solen vil skinne ca. 5 milliarder år endnu, og den energi, Jorden årligt modtager fra solen, er ca. 15.000 gange større end Verdens årlige energiforbrug, og ca. 10 gange større end energien i alle de kendte reserver af naturgas, olie, kul og uran tilsammen.

Denne kolossale energimængde kan ikke udnyttes 100%. Geografiske begrænsninger i form af havområder, utilgængelige bjerge og menneskelig udnyttelse gør, at solstrålingen kun kan indfanges på en begrænset del af Jordens overflade, og solenergianlæg kan teknisk set aldrig omdanne al energi i sollyset.

Solens opvarmning af Jorden er også grundlaget for udnyttelse af vind- og vandkraft og den var med til at skabe det planteliv i kultiden, vi nu udnytter som fossile brændsler.

Solceller blev udviklet i 1954 af Bell Telephone Co. i USA. Fra slutningen af 1950’erne blev de næsten udelukkende brugt til forsyning af elektriske systemer og batterier i satelitter og rumskibe. Det vigtigste krav til systemer i rumfartøjer er, at vægten holdes nede. Arbejdet blev derfor koncentreret om at gøre solceller så lette og effektive som muligt – næsten uanset omkostningerne. Solcellernes effektivitet er steget gradvis, og produktionsteknikkerne forbedret. Solceller er derfor blevet lettere og billigere med tiden. De bedste solceller på markedet omdanner ca. 19-23% af den solstråling, der falder på cellen, til elektricitet. Dette kaldes solcellens virkningsgrad.

Miljøforhold
Solcelleproduceret elektricitet giver totalt set en besparelse på omkring 70% af forbruget af fossile brændstoffer, mens udslip af svovldioxid (SO2), kvælstofilter (Nox) og kuldioxid (CO2) reduceres med godt 50% sammenlignet med el fra traditionelle kraftværker. Solcelleanlæg produceres af næsten udelukkende af ugiftige og meget almindelige grundstoffer, som ikke giver ressource- og miljøproblemer, og panelerne forventes at have en lang levetid (ca. 25-50 år). Der kan være miljøproblemer forbundet med batteribankens akkumulatorer på ikke-nettilsluttede solcelleanlæg. Akkumulatorer indeholder store mængder bly, der er en særdeles farlig miljøgift. Indlevér derfor brugte akkumulatorer på den lokale genbrugs-central!

Standardmoduler leveres i størrelser på ½-3 m2 og 50-450 W spidseffekt, angivet ved en solindstråling på 1000 W/m2 og en temperatur på 25 grader celcius i cellerne.

Netkoblede moduler.
Kan kobles sammen, uden begrænsning, der skal dog  tages forbehold, for inverterens begrænsninger, samt at modulerne er produceret i henhold til IE61215 og EN730

Standard Batteri systemer.
Modulerne består gerne af enkelte celler, som er serieforbundet til at give en arbejdsspænding på 18-25 volt, hvilket er passende til opladning af 12 volt batterisystemer. Til 24 volt batterisystemer fås moduler med en arbejdsspænding på 36-45 volt.

Systemer med spændinger på op til 500 volt kan opnås ved at serieforbinde modulerne. Større strømstyrke opnås ved at parallelforbinde modulerne.

Serieforbundne
Når et moduls enkelte celler er serieforbundne, vil skygge på en enkelt celle betyde at effekten falder i de dele af modulet, der er i samme serie. Hvis modulet så igen er parallelforbundet med andre moduler, kan hele modulets effekt bortfalde. Det sker hvis tomgangsspændingen er lavere end de øvrige modulers (maksimale) arbejdsspænding, fordi der skal være samme spænding i alle modulerne. Derfor er det yderst vigtigt at undgå skygge på nogen del af anlægget.

Moduler i standard anlæg er ofte monteret med en aluminiumsramme, som fastgøres med bolte til den bærende struktur.
Rammeløse moduler har på det seneste vundet indpas, og kan enten være udstyret med boltehuller direkte i glasset, eller være beregnet for fastgørelse i normale profiler for glasfacader o.l. Dansk Solenergi har udviklet en bred vifte af monterings løsningerne, kontakt os.

Solcelle typer fordele og ulemper

Til energiforsyning i større skala vil det normalt være en fordel at bruge så store moduler som muligt, hvilket i øjeblikket vil sige maksimalt ca. 350 W spidseffekt og et par kvadratmeter i areal. Det giver færre samlinger og derved mindskes montagearbejdet og fejlmulighederne.

Sådan virker solceller

Siliciumcellen
Et solcellemodul består af en samling glasagtige Siliciumcellen plader, der er opbygget af silicium-lag med hhv. positiv og negativ ladning. Disse plader kaldes solceller eller fotovoltaiske celler (foto = lys og voltaisk = el producerende).Når sollyset opfanges af solcellemodulerne, produceres jævnstrøm, hvis styrke afhænger af størrelsen på solcellemodulet og sollysets intensitet.

Siliciumcellen virker kort fortalt ved, at et omdanne  elektrisk felt i cellen sørger for, at de elektroner, som fotonerne fra solen slår løs fra silicium atomerne alle render i den samme retning.

En perfekt silicium krystal dannes ved, at hver af de fire elektroner i siliciumatomets yderste skal, indgår i en elektronpar- binding med en elektron fra et andet silicium atom.

Diffusionsproces
Ved en diffusionsproces kan en lille mængde af silicium atomerne i krystallen erstattes med bor atomer. Krystallen siges at blive doteret med bor. Da bor kun har tre elektroner i den yderste elektronskal, kommer den derved til at mangle elektroner til bindingerne, og der opstår ledige pladser for elektroner eller “huller” i krystallen. Krystallen kaldes p-type silicium, og det betyder, at en positiv ladning i form af manglende elektroner eller “huller” kan bevæge sig frit i krystallen.Ved at dotere siliciumkrystallen med fosfor, der har fem elektroner i den yderste elektronskal, bliver der elektroner i overskud, når bindingerne er etableret. Disse elektroner kan bevæge sig frit omkring. Krystallen kaldes n-type silicium, da de frie ladningsbærere er elektroner med en negativ ladning.

Hvor p-type silicum støder sammen med n-type silicium kan frie elektroner fra n-typen hoppe over i “hullerne” i p-typen. Men trafikken stopper efter et kort stykke tid, idet der herved opbygges et elektrisk felt, der til slut forhindrer flere elektroner i at krydse side.

I solcellen virker p-laget, som absorber for lysenergien. En foton kan slå en elektron løs fra et silicium atom i p-laget og i samme forbindelse efterlade et “hul”, hvor elektronen tidligere var. Elektronen vil bevæge sig rundt i p-laget, og når den kommer tæt på p-n overgangen, bliver den suget af det elektriske felt over i n-laget. Derved går der en strøm gennem cellen.

Fremstillingsprocessen er baseret på dyrt procesudstyr, som det kendes fra halvleder industrien, og da processen er baseret på forarbejdning af tynde siliciumskiver, er der begrænsninger for, hvor tynd cellen kan blive, og dermed hvor lav prisen kan blive. Silicium udgør i dag halvdelen af prisen for solceller af denne type.

HISTORIK

Det fysiske fænomen, der omdanner sollys til elektricitet, den solcelle effekt, blev først opdaget i 1839 af franskmand Edmund Bequerel.
Hvad han opdagede var, at der opstod en elektrisk spænding, da en af to identiske elektroder i en svagt ledende løsning blev udsat for lys.
I 1876 blev “PV-effekten” undersøgt på basis af faste stoffer, såsom for eksempel. selen og kobberoxid. På det tidspunkt blev det konstateret, at halvleder væsker, der fører elektricitet, ville være de mest lovende materialer, der omdanner energi til solceller.

I 1880’erne blev solceller konstrueret af selen, som viste sig at have en effektivitet på ½% ved omdannelse af lys til elektricitet. Man mente da at solceller af selen har aldrig vil være anvendelige som energi forsyning på grund af at materiale omkostningerne er for høje i forhold til de små mængder energi, de kan producere.

I DAG
I dag produceres solceller af Silicium og de førende  forskerne i verden vurderer at den primære energi kilde i fremtiden vil være solenergi, priserne i dag på solceller kan konkurrere fuldt ud, med alle andre energi kilder, med de rette finansierings modeler. Flere og flere store selskaber i verden har set, de nye muligheder der er indenfor solcelle teknologien.
suntracking

Ved helt optimale solforhold – dvs. skyfri himmel – er det ikke urealistisk, at suntracking kan vinde op imod 40% i forhold til et passivt solcellemodul.

Positionering kan indeles i to grupper:
· Timer- / tabelbaseret

solfølger

· Sensorbaseret

Timer-/tabelbaseret
Timer- / tabelbaseret positionering er kendetegnet ved kun at give et output til solcellepanelets motoriske dele.

Der kunne eksempelvis være tale om en løsning, hvor der indsættes værdier fra en tabel, for solens position i forhold til tiden, i en ligning kan man beregne panelets position som funktion af tid på dagen. Ulempen ved denne form for positionering er, at den ikke er fleksibel, da den kræver en specifik tabel for det sted, hvor modulet sættes op

Sensorbaseret
Sensorbaseret positionering beregner modsat timer- / tabelbaseret positionering panelets hældning ud fra, hvor det indkommende lys er kraftigst. Som sensorer kunne der f.eks. bruges lysfølsomme modstande (LDR), hvis modstand varieres efter lysets intensitet.