Solcellens oppbygning
Solcelle er et apparat som omdanner fotoner til elektrisitet. Dette blir gjort ved hjelp av halvledere (silisium). 95 prosent av alle solceller som lages blir produsert av silisium. Silisium er et av de mest vanlige grunnstoffene og mange av de steinene som du ser rundt deg innholder silisium. Silisiumet som brukes til solceller produseres fra kvartssand og må gjennom en rekke prosesser for å bli ren nok.
Cellene i et solcellepanel er som regel blå fordi disse tar opp mer stråling enn for eksempel hvit, som kaster all energien tilbake. Det er fordi blåfargen ligger nærmest bølgelengden til de mest energirike strålene og tar derfor opp mest energi. Det finnes også brune og svarte solcellepanel men de har lavere virkningsgrad.
Solcellen blir elektronene tvunget til å følge en elektrisk krets før de kommer tilbake på sin plass. Dermed kan den elektriske energien utnyttes. For å få til det legges to tynne plater av silisium (grønn og blå) med litt forskjellige egenskaper inntil hverandre, med en barriere mellom. Disse er kun 0,3 mm. Ledningsevnen til silisium blir forandret når man tilsetter små mengder av annet materiale. Dette kalles å «dope» halvlederen. Den ene platen «dopes» med bor (B), som er en annen halvleder som har ett elektron mindre i ytterste skall. Da får man p-type silisium, som altså er positivt ladd. Plate nummer to «dopes» med fosfor, som har ett elektron mer. Da får vi n-type silisium, som altså er negativt ladd. Når disse to platene kommer i kontakt vil elektronene hoppe fra n-typen til p-typen. Men siden barrieren er der kan de ikke gå rett over. De må derfor gå i en krets. Denne elektronvandringen lager en elektrisk strømkrets. For å kunne produsere elektrisk strøm i en solcelle må vi ha et stoff som gir fra seg elektroner, og et stoff som mottar elektroner, akkurat som et batteri. I batteriet er det kjemiske krefter som frigjør elektroner - men de kjemiske prosessene i batteriet stopper
opp når stoffene er brukt opp. I solcellen er det
lysenergi som sparker dem i gang, men i sol-
cellen brukes ikke stoffet opp. Så lenge vi har
lys, kan altså solcellene lage elektrisk strøm. Til
p-doping av silisium kan vi også bruke
aluminium og arsen. Disse grunnstoffene står i
samme gruppe som henholdsvis bor og fosfor.
Det er ikke 100 % nyttighet fordi noe sollys spretter/gjenspeiles tilbake og noe går igjennom
selve solcellepanelet. Det er derfor det øverste laget i en solcelle må oppfylle to viktige krav. For det første skal det slippe gjennom så mye sollys som mulig, og for det andre skal det beskytte solcellen fra vær og vind. Så mye som mulig av solenergien må slippe igjennom beskyttelseslaget til selve solcellen. Ut av en celle får man ca. 12 volt. For å få en praktisk nyttbar ytelse fra solceller, er det vanlig å seriekoble dem slik at spenningen tilpasses et likestrømsanlegg på 12 volt.
Fenomenet som utnyttes i solceller, den fotoelektriske effekten, ble oppdaget av den
franske fysikeren Edmond Becquerel i 1839. Solceller bygger på prinsippet om den fotoelektriske effekten som Albert Einstein fikk nobels fysikkpris for å ha forklart.
