De flesta Àr bekanta med solpaneler. Att man med hjÀlp av kiselkristaller fÄngar solenergi och omvandlar till elektricitet Àr en teknik som funnits i mÄnga decennier. Men som med allt hÀr i vÀrlden Àr inget sÄ enkelt som det först verkar. I denna artikel ska vi försöka förklara tekniken pÄ ett sÀtt som gör att du kan köpa den solpanel som bÀst passar dina behov.
Â
Av Stefan Janeld och Stig Forsberg
Â
Solpanelers effekt anges i Watt. Om man delar Watt med Volt fÄr man AmpÚre. En 100 W solpanel ger i ett 12 V system sÄledes 8,3 AmpÚre. Enkelt eller hur? Men icke. Jag tror alla som har en solpanel pÄ husbilstaket kan vittna om att de aldrig fÄtt ut sÄ mycket ur sin panel.
Den Wattstyrka som anges pÄ panelerna Àr teoretisk. Baserad pÄ förhÄllanden som gÄr att fÄ i ett laboratorium.
De faktorer som spelar in Àr sÄklart ljusets styrka. Men Àven omgivande temperatur och ljusets infallsvinkel.
För att en solcell ska leverera effektivt ska det vara ljust och kallt. Men solen vÀrmer. NÀr det Àr som ljusast Àr det dÀrför ocksÄ som varmast. Det sÀnker panelens effektivitet.
Ta dÀrför panelens effektangivelse med en nypa salt och förvÀnta dig inte den teoretiska effekten.
Â
Solcell/solpanel
I denna artikel avser vi enskilda kiselceller nÀr vi skriver solcell. NÀr cellerna monterats ihop bildar de en solpanel. Jag nÀmner detta för att i dagligt tal kallar mÄnga solpaneler för solceller. Men det Àr tekniskt fel och eftersom detta Àr en teknisk artikel skiljer vi pÄ begreppen.
I denna artikel skriver vi om paneler för fast installation. De tunnfilmspaneler som man tar fram vid behov fördjupar vi oss inte i. Men teorin Àr densamma.
Tekniken bakom
En solcell bestÄr av tvÄ skikt kisel. Ett positivt laddat och ett negativt. NÀr det övre skiktet trÀffas av ljus börjar elektroner röra sig mellan de tvÄ plattorna. En del av dessa elektroner fÄngas i en krets frÄn vilken likström hÀmtas och leds in i batteriet via en regulator. Hur mÄnga som fÄngas Àr mÄttet pÄ cellens verkningsgrad. Vanligt Àr verkningsgrader pÄ ca 15-20%. Det finns alltsÄ utrymme för förbÀttring och det jobbas det hÄrt med i laboratorier vÀrlden över.
Â
I vissa tunna paneler anvÀnds ibland andra material Àn kisel för att göra en solcell. Vanligen en mix av koppar, Indium, Gallium och Selen. Ibland Àven Kadmium. Principen Àr densamma som för kiselceller. TvÄ skikt med positiv respektive negativ laddning mellan vilka elektroner rör sig nÀr ljus trÀffa cellen.
Â
Olika typer av kiselkristaller
Solceller finns i tvÄ huvudsakliga versioner. Monokristallina och polykristallina. Mono betyder som bekant en. SÄ en monokristallin solcell bestÄr av en kiselkristall.
Poly betyder flera. Polykristalina solceller bestÄr alltsÄ av flera kiselkristaller som smÀlts ihop.
I monokristallina celler har elektronerna mer utrymme att röra sig och det innebÀr ett lÀgre motstÄnd. Vilket översatt blir en effektivare laddning. Monokristallina solceller Àr dÀrför effektivare.
Varför tillverkas i sÄ fall polykristallina solceller kanske du undrar? Helt enkelt för att de Àr billigare att tillverka.
Om du Àr osÀker pÄ om en solpanel bestÄr av mono- eller polykristallina celler kan fÀrgen pÄ cellerna vara en ledtrÄd. Monokristallina celler Àr mörkare, svarta, medan polykristallina celler Àr blÄ i tonen.
Hur stor skillnaden Àr varierar frÄn panel till panel. Det finns olika kvaliteter pÄ paneler. Det Àr ju mer Àn sjÀlva kiselkristallerna som ska fungera för att strömmen ska nÄ batteriet.
Om man tar sjÀlva kiselcellen sÄ anges monokristallina celler ha en verkningsgrad pÄ ca 21%. Polykristallina 17%. Nu Àr dessa vÀrden vÀldigt teoretiska och bygger pÄ en solinstrÄlning med 0° vinkel och en temperatur pÄ 25 grader. Om infallsvinkeln Àndras eller temperaturen ökar sÀnks verkningsgraden.
Seriekopplade celler
För att fÄ upp panelerna spÀnning (volt) seriekopplar man de enskilda cellerna. En enskild cell genererar mellan 0,5 och 0,6 volt. SÄ en 12 volts panel behöver byggas upp av minst 24 celler. Ofta anvÀnds fler. MÄnga paneler har en nominell spÀnning över 20 volt. Panelens spÀnning regleras sedan av en regulator till 12V eller 24V beroende pÄ vilket system som anvÀnds i husbilen.
Om man har flera paneler Àr det minst risk att nÄgot gÄr fel om man parallellkopplar dem. DÄ bibehÄlls spÀnningen men strömmen ökar. Om man seriekopplar panelerna ökar spÀnningen, dÄ gÀller det att inte seriekoppla fler paneler Àn regulatorn klarar av. De flesta regulatorer klarar spÀnning pÄ upp till 48 volt. Ska man reglera högre spÀnning behövs en regulator som klarar det.
För att fÄ önskad effekt ur panelen mÄste man anvÀnda tillrÀckligt stor yta med solceller. Kiselceller genererar 28-40 milliampÚre per kvadratcentimeter.
Â
Glaspanel eller limmad tunn panel?
Historiskt har de tjockare glaspanelerna varit effektivare Àn de tunna panelerna som man limmar fast. Skillnaden har minskat med Ären och idag Àr de bÀsta tunna panelerna jÀmförbara med de i glas.
De tunna panelerna har fördelen att man kan gÄ pÄ dem nÀr man tvÀttar taket. Ingen snubbelrisk. Det Àr svÄrt att fÄ rent under glaspanelerna. Kan vara nog sÄ irriterande. Saker som Àr vÀrda att ta i beaktande nÀr man vÀljer panel.
Andra saker som pÄverkar en solpanels prestanda
Det som avgör en panels effektivitet, förutom typen av kiselkristaller i solcellerna, Àr hur mycket solljus den reflekterar, hur vÀl den kyler sig sjÀlv, de interna kopplingarna.
Alla paneler har en matt yta. Detta för att inte reflektera solljuset. Om det reflekteras innan det nÄr kiselcellen omvandlas det ju inte till energi. Kvaliteten pÄ denna yta, hur matt den Àr och hur mycket ljus den slÀpper igenom Àr viktigt. Med detta i Ätanke förstÄr ni alla att det ocksÄ Àr viktigt med rena solpaneler.
Men alla paneler reflekterar ÀndÄ solljus. FrÄn ytskiktet och frÄn sjÀlva solcellen. För att minska det reflekterade ljuset maximalt finns paneler vars yta Äterreflekterar en del av solljuset. Det kan ske genom en extra ytbehandling eller att man inkluderar det i ytskiktet. Det senare Àr att föredra eftersom man inte sliter pÄ skiktet nÀr man tvÀttar panelen.
Tro nu inte att denna teknik gör nÄgon drastisk skillnad.
Tillverkarna sjÀlva anger att verkningsgraden ökar med ca 5%. DÄ menas inte 5% av panelens angivna effekt, utan 5% av panelens verkningsgrad. Om panelen har 20% verkningsgrad Àr det 5% av dessa 20% som avses.
Som i alla tillverkningsprocesser varierar de individuella solcellernas förmÄga att leverera ström. De sammansatta solpaneler som klassas högst har en lÄg avvikelse mellan de olika cellerna, cirka +/- 2-3 %. Urvalsprocessen gör att dessa paneler kostar mer.
Solpaneler med celler med högre avvikelser Àr billigare, det kan förekomma upp till +/- 10 %. Detta Àr en orsak till att priserna kan variera. Skillnaden Àr trots allt sÄ pass marginell att det inte finns nÄgon större anledning att jaga de allra dyraste. Varför betala upp till 50% mer för en panel som Àr ett fÄtal procent bÀttre.
En panel som limmas direkt pÄ ett tak har sÀmre förutsÀttningar att kyla sig Àn en panel som monteras med fÀsten som skapar en luftspalt under panelen. Det finns olika sÀtt att kompensera för detta. Kan vara vÀrt att titta pÄ nÀr du vÀljer panel.
Det svÄraste att sjÀlv kontrollera Àr de interna kopplingarna. HÀr fÄr man förlita sig pÄ att tillverkaren inte fuskat. Det bÀsta, och vanligaste, Àr att man anvÀnder silver för att leda ut elektronerna ur solcellerna. Men man kan snÄla pÄ silvret vilket ökar förlusterna. Man kan Àven anvÀnda metaller som leder sÀmre Àn silver, som koppar eller nickel.
Uppbyggnad
NÀr tillverkarna beskriver uppbyggnaden av sina paneler svÀnger de sig med en mÀngd olika termer. Ofta olika för varje tillverkare. Inte sÀllan Àr materialen unika eller till och med patenterade. Men de fyller samma grundlÀggande funktioner hos alla tillverkare.
PĂ„ tunna paneler anvĂ€nds ofta nĂ„gon form av plast som översta lager, en polymer, eftersom det Ă€r reptĂ„ligt och tillĂ„ter att man kan kliva pĂ„ panelen. Men man ska vara försiktig med detta, man kan fortfarande repa ytan och försĂ€mra dess antireflekterande egenskaper. En liten sten som fastnat i sulan pĂ„ skon kan trycka till en solcell och förstöra panelens funktion. SjĂ€lva solcellerna kapslas in för att skyddas och hĂ„llas pĂ„ plats. Under solcellerna anvĂ€nds material som leder bort vĂ€rme och som ger panelen stadga. Inte sĂ€llan samma material som man anvĂ€nder till kretskort, det brukar benĂ€mnas PCB – âPrinted Curcuit Boardâ. Tunna paneler har ofta en viss flexibilitet och kan böjas en aning. Men inte mycket. Kiselcellen kan fĂ„ microsprickor och med tiden slutar panelen fungera.
Glaspaneler har en ram som hĂ„ller de olika lagren pĂ„ plats. Ăverst ett antireflexglas som slĂ€pper genom sĂ„ mycket ljus som möjligt. DĂ€refter solcellerna i sitt inkapslande skyddsmaterial. Behovet av exklusiva material som leder bort vĂ€rme Ă€r inte lika nödvĂ€ndigt pĂ„ glaspaneler eftersom de ventilerar vĂ€l. PĂ„ vissa paneler anvĂ€nds Ă€ven glas pĂ„ undersidan, detta för att ge extra styvhet och mekanisk hĂ„llbarhet.
Â
FörvÀntad livslÀngd
Man kan minst förvÀnta sig att en solpanel efter 20 Är har 80% av sin effekt kvar. Paneler av hög kvalitet kan hÄlla betydligt lÀngre och behÄlla nÀstan hela sin effektivitet i 30 Är eller mer.
Nu Àr livslÀngd kanske inte en avgörande faktor nÀr man köper solpanel till husbil. Inte mÄnga behÄller sin husbil i 20 Är eller mer. Men kvalitet Àr alltid en fördel.
Det som oftast pÄverkar panelers livslÀngd Àr:
- Microsprickor â UppstĂ„r av spĂ€nningar i kiselcellen orsakade av temperaturskillnaderna cellen utsĂ€tts för. Eller om man böjt en tunn panel mer Ă€n den tĂ„l.
- Â
- UV skador â Kiselcellerna tĂ„l UV-Ljus. Men plastdetaljer i panelerna Ă„ldras. MĂ„nga paneler har undersida i plast som ska avleda vĂ€rme och hjĂ€lpa till att kyla panelen. NĂ€r denna egenskap försĂ€mras tappar panelen effektivitet.
- Â
- MissfĂ€rgning av cellerna â Enskilda celler kan bli brunfĂ€rgade eller fĂ„ en gul ton. Den kommer sig av att man i panelerna anvĂ€nder UV stabiliserande kemikalier i de skikt man anvĂ€nder för att kapsla in cellerna. Med tiden kan dessa kemikalier förlora sin effekt pĂ„ grund av UV strĂ„lning eller att de reagerar med andra kemikalier som anvĂ€nds nĂ€r man behandlar glaset eller de enskilda cellerna. FrĂ€mst ett problem i paneler av lĂ€gre kvalitet.
Â
Summering
Nu snurrar det kanske i skallen pÄ er. LÄt mig förenkla det hela till tre konkreta rÄd.
Â
- 1: Om du anvÀnder husbilen huvudsakligen pÄ sommaren och inte fricampar mer Àn en dag eller tvÄ Àr det troligen mest ekonomiskt att köpa en billigare solpanel, kanske med polykristallina celler (dock ovanligt idag). Visar det sig att den Àr för klen kan du till en inte allt för hög kostnad utöka med ytterligare en panel.
Â
- 2: Du som vill kunna fricampa i flera dagar bör vÀlja en lite exklusivare panel med högre verkningsgrad. En monokristallin panel. GÀrna med god avkylning. Glas eller tunn spelar ingen större roll annat Àn för viktbesparingen en tunn panel ger och enkelheten att hÄlla rent.
Â
- 3: Om du har en husbil med kompressorkyl, dieselvÀrmare och/eller fricampar lÄnga tider. DÄ Àr det en exklusiv panel med monokristallina celler, bra avkylning, Äterreflekterande yta och hög byggkvalitet som gÀller. SÄ kallade PERC paneler Àr ett bra val. Se beskrivning av PERC i ordlistan.
- Â
OBS! Förutom panelen Àr det viktigt att du har rÀtt dimensionerad kabel mellan batteri och panel samt att du har en bra regulator sÄ du fÄr ut max av din panel. Ingen laddare Àr bÀttre Àn den svagaste delen i laddkedjan.
Ordlista
NÀr man undersöker solpanelsmarknaden stöter man pÄ en hel del ord och förkortningar som Àr svÄra att förstÄ. De vanligaste har vi förklarat i texten. Men det finns fler som du kan stöta pÄ.
Â
Albedo â MĂ„tt pĂ„ hur mycket av ljuset som reflekteras. MĂ€ts 0-1. Vid 0 reflekteras ingenting, vid 1 reflekteras allt ljus. Ju lĂ€gre Albedo vĂ€rde desto mer ljus kommer panelen tillgodo.
Â
AM â Air Mass. Solljuset som nĂ„r panelen passerar jordens atmosfĂ€r. Vilken vinkel ljuset kommer med pĂ„verkar hur mycket atmosfĂ€r det passerar. I atmosfĂ€ren finns partiklar som pĂ„verkar ljuset. AM=0 betyder att ljuset inte passerat atmosfĂ€ren. AM vĂ€rdet anvĂ€nds vid testning för att kunna jĂ€mföra olika paneler.
Â
ARC â Anti Reflective Coating. Ăversta lagret som förhindrar att solljuset reflekteras bort frĂ„n solcellerna i panelen.
Â
NOCT â Nominal Operating Cell Temperature. Ett mer verklighetsnĂ€ra sĂ€tt att testa solpaneler. 800 w/m2 solstrĂ„lning, 20°C lufttemperatur, 45°C celltemperatur, air mass 1,5, vindhastighet 1m/s.
Â
PERC – Passivated Emitter and Rear Cell. En teknik som möjliggör att panelen fĂ„ngar mer av solenergin genom att slĂ€ppa igenom vĂ€rmeenergi och Ă„terreflektera ljus som inte nĂ„tt kiselcellen.
Â
PV â PhotoVoltaic. Principen för solpaneler kallas sĂ„. Photo Ă€r ljus, Voltaic Ă€r spĂ€nning. Termen anvĂ€nds för att beskriva förvandlingen av ljus till spĂ€nning som i sin tur ger upphov till ström. Olika stor beroende pĂ„ belastning av cellen.
Â
STC â Standard Test Conditions. Hur man testar solpaneler. 1000 w/m2 solstrĂ„lning, 25°C celltemperatur och en Air Mass pĂ„ 1,5.
Mer i Àmnet
NÀr du ÀndÄ lÀser om laddning via solpaneler kan det vara vÀrt att Àven lÀsa om laddning och batterier i allmÀnhet. Solpanelen Àr ju bara en lÀnk i laddningskedjan. HÀr Àr nÄgra artiklar vÀrda att lÀsa. Klicka pÄ bilderna för att komma till respektive artikel.
