Effektiva solceller med hög verkningsgrad

Ett utmärkt val för solenergi: Vilka solpaneler är toppen 2023 + en översikt över hur effektivt solceller är och vad de kan bidra med

Verkningsgraden visar hur mycket av den energi som matas in som blir till elektricitet. För solceller innebär det hur mycket av den solenergi som tas emot som omvandlas till elektricitet (genererad elektricitet / mottagen solenergi). Effekt är mängden energi som en enhet kan använda eller producera per tidsenhet. För solceller innebär det hur mycket elektricitet en solpanel kan producera per sekund. Watt är enheten för effekt och anger hur effektiv en solpanel är. Solcellers effektivitet är vanligtvis mellan 19–22%. Vissa av de högkvalitativa panelerna kan ha en högre effektivitet på 22–23%, men det är ovanligt för privata installationer. De flesta solceller har en effektivitet under 21%. Det är viktigt att notera att effektiviteten för solceller är inte samma sak som effektiviteten för solpaneler. En solpanel består av flera mindre solceller som är kopplade i serie, vilket leder till "döda ytor" som inte producerar el, såsom ramen och ytan mellan solcellerna. På grund av detta är effektiviteten för solpaneler något lägre än för enskilda solceller. När man pratar om solcellers effektivitet, syftar man på effektiviteten för solpaneler. Det är också det som diskuteras i denna text.

Av de solceller som säljs kommersiellt är Sunpower SPR A425 de som har högst verkningsgrad på hela 22,8 %. Den högsta verkningsgrad som någonsin uppmäts för solceller är 47,1 %, vilket skedde vid laboratoriet National Renewable Energy Laboratory i Colorado, USA.

Vilka solceller har högst verkningsgrad?

Topplista: Effektiva solceller med hög verkningsgrad

‍

‍

Det är vanligt att fundera över vilka solceller som är mest effektiva och anta att de är det bästa valet. Men även om de är bra på att omvandla solljus till energi, är de inte alltid det mest lämpliga valet för att installera solceller hemma. Detta beror på att man måste ta hänsyn till priset också. Pris per watt (PPW) är en måttstock för hur mycket effekt man får för sina pengar. För att få ner priset och maximera PPW, är det viktigt att jämföra flera olika erbjudanden. Effektiviteten varierar beroende på vilken teknik som används i solpanelen. Monokristallina solceller har en högre verkningsgrad på 20–23%, jämfört med tunnfilmssolceller som har en verkningsgrad på 14–17%. Denna skillnad beror på att olika material används för att absorbera ljus i cellerna.

‍

‍

‍

Vad har solceller för effekt?

Kommersiella solpaneler har vanligtvis en kapacitet på mellan 330 och 430 watt per panel. Det betyder att de under optimala förhållanden kan generera ungefär 330 till 430 watt-timmar (0,33 till 0,43 kilowattimmar) under en timme. Faktorn som påverkar hur mycket effekt en solpanel har är oftast dess storlek. De paneler som har den högsta effekten är alltså ofta större än de med lägre effekt. Således är effekten inte nödvändigtvis en bra indikator på panelernas effektivitet.

Vad har solceller för effekt per kvm (m2)?

Solceller är vanligtvis effektiva med en kraft på 170 till 210 W per kvm. Det finns dock vissa exceptionella paneler som kan nå upp till 220–230 W per kvm, men det är ovanligt att en solpanel har mer än 210 W per kvm. För varje W som installeras kan man räkna med att producera mellan 0,8–1,1 kWh per år. Effekten per kvm som en solpanel har är direkt relaterad till verkningsgraden. För att konvertera verkningsgraden till antalet W per kvm, multiplicera med 10. En verkningsgrad på 19% motsvarar alltså 190 W per kvm.

Storlek på solceller: Samband mellan mått, verkningsgrad och effekt

Om du har information om minst två av de viktiga faktorerna för en solpanel, såsom dess area, verkningsgrad och effekt, kan du enkelt beräkna det tredje värdet. Detta beror på att dessa värden är relaterade till varandra enligt en viss formel. Till exempel, om en solpanel har en effekt på 370 Watts och en area på 1,7 kvadratmeter, så har den en verkningsgrad på ungefär 22%.

‍

‍

‍

‍

Utveckling av verkningsgrad & effektivitet för solceller

Effektiviteten hos kommersiella solceller har nästan fördubblats under de senaste 20 åren. På år 2000 var en effektivitet på cirka 11% normalt för solpaneler till villor, medan det år 2010 var cirka 15%. Idag är genomsnittet för solpaneler närmare 20%. Detta är en stor förbättring jämfört med tidigare. Dessutom har även effekten på solpanelerna ökat väsentligt. För bara något år sedan var 250–300 W-paneler vanligt, medan man idag använder 350–400 W. Den främsta orsaken till detta är att man idag använder större solpaneler, snarare än med förbättrad effektivitet.

Högsta verkningsgrad för olika typer av solceller genom åren

Utveckling av verkningsgrad för monokristallina, polykristallina och tunnfilmssolceller

‍

‍

‍

‍

‍

Källa: National Renewable Energy Laboratory (USA).

Monokristallina och polykristallina solceller har länge varit de mest effektiva solcellerna på marknaden. Idag ligger verkningsgraden på 25 % för monokristallina medan polykristallina ligger runt 23 %.

Utvecklingen av tunnfilmssolceller går snabbt framåt och väntas ta över marknaden mer och mer framöver. Idag ligger verkningsgraden på 22 % vilket börjar närma sig kiselsolceller. Tunnfilmssolceller görs vanligtvis av CdTe eller CIGS.

Teoretisk maxgräns för solceller gjorda av kisel

Den teoretiskt maximala verkningsgraden för kisel-solceller är 33,7 % och kallas för Shockley-queisser gränsen (eller SQ-limit). En verkningsgrad över den nivån är teoretiskt omöjlig idag eftersom solljus innehåller ett flertal våglängder, och kisel-solceller endast kan endast konvertera en begränsad del av solinstrålningens spektrum till solel.

De solpaneler som klarar av att omvandla mer än 33,7 % av instrålningen till växelström består av solceller gjorda av flera ljusabsorberande skikt som kan nyttja fler våglängder. Solceller som lyckas med denna bedrift har uppnått en verkningsgrad om 47 % i labbmiljö, men någon massproduktion av dessa solceller kommer inte att bli aktuell på många år.