Så fungerar solcellsteknik – från ljus till el i din fastighet

Solenergi har blivit en allt viktigare del av Sveriges energiomställning. Med stigande elpriser och ett ökat fokus på hållbarhet väljer allt fler fastighetsägare att investera i solceller. Men hur fungerar egentligen tekniken som omvandlar solljus till elektricitet? I denna artikel går vi igenom hela processen – från solstrålarnas träff mot solpanelerna till den elektricitet som driver dina hushållsapparater.

Den fotoelektriska effekten – grunden för all solcellsteknik

Solceller fungerar tack vare den fotoelektriska effekten, en fysikalisk process som upptäcktes redan 1839 av den franske fysikern Alexandre Edmond Becquerel. Enkelt förklarat handlar det om att vissa material kan omvandla ljusenergi (fotoner) till elektrisk energi (elektroner).

När solljus träffar en solcell, som vanligtvis är tillverkad av halvledarmaterialet kisel, absorberas fotonerna i solljuset. Dessa fotoner har tillräckligt med energi för att slå loss elektroner från kiselatomerna, vilket skapar ett elektriskt flöde. Detta flöde av elektroner är i grunden elektricitet.

Solcellens uppbyggnad – från kisel till färdig panel

En modern solcell består av flera lager material som tillsammans skapar förutsättningar för elproduktion:

1. Halvledarmaterial (kisel)

Kärnan i en solcell är halvledarmaterialet, oftast kisel. Kisel är det näst vanligaste grundämnet i jordskorpan och därmed relativt lättillgängligt. I solceller används kisel i två olika former:

• N-typ kisel: Dopat med fosfor för att skapa ett överskott av elektroner
• P-typ kisel: Dopat med bor för att skapa ett underskott av elektroner (eller "hål")

När dessa två typer placeras intill varandra bildas ett så kallat PN-övergång, vilket skapar ett elektriskt fält. Detta fält är avgörande för att driva elektronerna i rätt riktning när solljuset träffar cellen.

2. Antireflexbehandling

För att maximera mängden solljus som absorberas har solceller en antireflexbehandlad yta. Detta är anledningen till att solceller ofta har en mörkblå eller svart färg. Behandlingen minskar reflektionen av solljus med upp till 30%, vilket direkt ökar cellens effektivitet.

3. Metallkontakter

För att samla upp och leda bort den genererade elektriciteten har solceller metallkontakter på både fram- och baksidan. På framsidan är dessa utformade som tunna linjer för att blockera så lite solljus som möjligt, medan baksidan ofta har en heltäckande metallyta.

4. Skyddande lager

Överst finns ett skyddande lager av glas eller transparent plast som skyddar de känsliga komponenterna från väder och vind, samtidigt som det släpper igenom solljus. Moderna solpaneler är byggda för att klara tuffa väderförhållanden, inklusive hagel och snö.

Från solcell till solpanel – sammankoppling för högre effekt

En enskild solcell producerar endast en liten mängd elektricitet, vanligtvis runt 0,5-0,6 volt. För att skapa användbar elektricitet kopplas därför många solceller samman till en solpanel. En typisk solpanel för villabruk innehåller 60-72 solceller och kan producera omkring 250-400 watt vid optimala förhållanden.

Solcellerna i en panel är seriekopplade för att öka spänningen. Detta innebär att elektriciteten måste passera genom varje cell, vilket gör att skuggning av enstaka celler kan påverka hela panelens prestanda. Moderna solpaneler har därför ofta bypassdioder som kan "kringgå" skuggade celler för att minimera produktionsförluster.

Från likström till växelström – växelriktarens roll

Solceller producerar likström (DC), men de flesta hushållsapparater och det svenska elnätet använder växelström (AC). Därför behövs en växelriktare (inverter) som omvandlar likströmmen från solpanelerna till användbar växelström.

Det finns flera typer av växelriktare:

1. Centrala växelriktare

En central växelriktare ansluter till hela solcellssystemet. Detta är den traditionella lösningen och passar bra för mindre anläggningar med optimala förhållanden utan skuggning.

2. Microinverters

Microinverters installeras vid varje enskild solpanel. Detta ger bättre prestanda vid partiell skuggning och möjliggör individuell övervakning av varje panel. Dock är denna lösning dyrare.

3. Optimerare med växelriktare

En hybridlösning där optimerare vid varje panel maximerar DC-produktionen, medan en central växelriktare sköter omvandlingen till AC. Detta ger många av fördelarna med microinverters till en lägre kostnad.

Anslutning till elnätet – så fungerar det

De flesta solcellsanläggningar i Sverige är nätanslutna, vilket innebär att de är kopplade till det allmänna elnätet. Detta ger flera fördelar:

När din solcellsanläggning producerar mer el än vad du förbrukar, matas överskottet ut på elnätet. Din elmätare registrerar detta och du kan få ersättning för den el du levererar. När solen inte skiner, eller när din förbrukning överstiger produktionen, tar du istället el från nätet som vanligt.

För att ansluta din solcellsanläggning till elnätet krävs godkännande från ditt elnätsbolag. De flesta moderna elmätare kan redan mäta både inkommande och utgående el, men i vissa fall kan elmätaren behöva bytas ut.

Batterier – för lagring av solenergi

För att maximera nyttan av din solcellsanläggning kan du komplettera med ett energilager i form av batterier. Detta gör det möjligt att lagra överskottsel under dagen för användning under kvällen och natten.

Batterilösningar blir allt vanligare i takt med att priserna sjunker och tekniken förbättras. De mest populära batterityperna för hemmabruk är litiumjonbatterier, som erbjuder hög energidensitet och lång livslängd.

Läs mer om olika batterilösningar i vår artikel Välj rätt solcellsbatteri – vad passar din fastighet och din elförbrukning?

Installation av solceller – från planering till driftsättning

Installationen av en solcellsanläggning följer vanligtvis dessa steg:

1. Förstudie och dimensionering

Först görs en bedömning av takets lämplighet, solinstrålning och din elförbrukning för att dimensionera rätt system. Faktorer som takets lutning, väderstreck och eventuell skuggning analyseras noggrant.

Vill du veta om ditt tak är lämpligt för solceller? Läs vår guide Är ditt tak redo? Så kontrollerar du innan installationen.

2. Montering av fästen

Fästen monteras på taket för att hålla solpanelerna på plats. Typen av fästen beror på takmaterialet – olika lösningar används för tegeltak, plåttak och papptak.

3. Installation av paneler

Solpanelerna monteras på fästena och kopplas samman elektriskt. Kablaget dras sedan till växelriktaren, som ofta placeras på vinden eller i ett teknikrum.

4. Installation av växelriktare och elmätare

Växelriktaren installeras och ansluts till både solpanelerna och husets elsystem. Om nödvändigt byts även elmätaren ut till en som kan mäta både inkommande och utgående el.

5. Driftsättning och besiktning

Systemet testas och driftsätts. En certifierad elektriker genomför en slutbesiktning för att säkerställa att allt är korrekt installerat enligt gällande regler.

Underhåll och livslängd – så håller dina solceller längre

Solceller är generellt mycket underhållsfria. De har inga rörliga delar som kan slitas ut och är byggda för att klara tuffa väderförhållanden. Den förväntade livslängden för moderna solpaneler är 25-30 år, men många paneler fortsätter producera el även efter denna tid, om än med något minskad effektivitet.

Det underhåll som rekommenderas är:

• Regelbunden visuell inspektion för att upptäcka eventuella skador
• Rengöring vid behov, särskilt efter perioder med mycket pollen eller löv
• Kontroll av produktionsdata för att upptäcka eventuella avvikelser

För mer information om underhåll av solceller, se vår artikel Underhåll av solceller – vad krävs för att maximera livslängden?

Sammanfattning – från solljus till el i ditt hem

Solcellstekniken är ett fascinerande exempel på hur vi kan utnyttja naturens egna resurser för att producera ren energi. Från den fotoelektriska effekten i kiselcellerna till den färdiga elen i ditt uttag sker en serie omvandlingar som tillsammans gör det möjligt att fånga solens energi.

Med sjunkande priser och ökande effektivitet blir solceller ett allt mer attraktivt alternativ för svenska fastighetsägare. En välplanerad solcellsanläggning kan inte bara minska dina elkostnader utan också bidra till en mer hållbar energiförsörjning.

Är du redo att ta steget mot egen elproduktion? Kontakta oss på Renergi för en kostnadsfri konsultation och offert anpassad efter dina behov.