Nätanslutet solcellssystem

I ett nätanslutet solcellssystem seriekopplas solcellsmoduler i strängar. Dessa strängar parallellkopplas i en kopplingslåda. Från kopplingslådan kopplar man in till växelriktaren via en DC-brytare. DC-brytaren gör det möjligt att frånskilja växelriktaren från solcellsmodulernas spänning. Från växelriktaren kopplar man sedan in systemet i byggnadens elcentral via en AC-brytare och en elmätare. AC-brytaren gör det möjligt att frånskilja växelriktaren från nätets spänning och elmätaren installeras för att ge full kontroll över systemets elproduktion.  

Alla nätansluta solcellssystem konfigureras efter ovanstående modell. Om systemet är stort har man bara större och/eller flera växelriktare.

Se nedanstående figur för en schematisk bild av ett nätanslutet solcellssystem.

Figur 1. Schematisk bild av ett solcellssystems uppbyggnad. I bilden visas systemets alla elektriska delar, till detta kommer monteringssystem för att fästa solcellsmodulerna på taket.

Kommersiella solcellsteknologier

Vad är en solcell?
En solcell är en tunn skiva eller film av ett halvledarmaterial som är strukturerat så att om den är belyst så uppstår en spänning mellan framsidan och baksidan. Det finns ett flertal olika solcellsteknologier, nedan presenteras de som idag är kommersiellt tillgängliga.

Kristallina kiselceller
En enskild solcell ger en låg spänning, ca 0,5 volt, den är bräcklig och är känslig för fukt. Man seriekopplar därför celler för att få praktiskt användbara spänningar. De seriekopplade cellerna skyddas mot fukt, mekaniska belastningar och beröring genom att de inkapslas i ett laminat som får en ram och då blir en solcellsmodul. Framsidan av modulen är av ett transparent material, vanligen glas. För baksidan finns en större frihetsgrad vid val av material. Glas och teflonduk (Tedlar) är vanligt förekommande.

Figur 2. Schematisk bild av solcell.

Tunnfilm
Tunnfilmstekniken hanterar inte celler som enskilda skivor. Istället läggs en följd av tunna skikt på ett substrat. Substratet är oftast glas, men kan även vara kapton, rostfritt stål etc. De deponerade skikten är: framsideskontakt, aktivt material och baksideskontakt. Innehållet i det aktiva materialet brukar vara namngivande för aktuell tunnfilmsteknik. Det kan t.ex. vara amorft kisel (a-Si), Cu(InGa)Se2 (CIGS) eller Kadmiumtellurid (CdTe).

A-Si Amorft kisel
Denna tunnfilmsteknik bygger på kiselatomer som inte är ordnade i kristaller. Tillverkning av cellerna kan göras vid relativt låga temperaturer (75 grader) vilket gör det möjligt att applicera på t.ex. plast. Kiselåtgången vid tillverkning av solceller med amorft kisel är betydligt lägre än vid tillverkning med kristallint kisel.

CIGS, Cu(In,Ga)Se2 (koppar-indium-gallium-diselenid)
CIGS är liksom kisel ett halvledarmaterial. CIGS-solceller är inte lika effektiva som de kristallina kiselsolcellerna på att omvandla solljus till elektricitet. De förväntas dock att kunna produceras till en mycket lägre kostnad. CIGS-solceller kan tillverkas på flera olika sätt. Ett sätt som bland annat används av Ångströmslaboratoriet i Uppsala är följande: CIGS-solcellen byggs upp av fem tunna skikt på en glasskiva. Först deponeras en s.k. bakkontakt av molybden (Mo) på ett substrat av glas. Bakkontakten är den som verkar som pluskontakt i "solcellsbatteriet". På bakkontakten förångar man ett CIGS-skikt som har till uppgift att absorbera solljuset. Därefter lägger man två mycket tunna s.k. buffertskikt av kadmiumsulfid (CdS) och odopad zinkoxid (ZnO). Själva solcellsstrukturen avslutas av en framkontakt (minuskontakt) av aluminiumdopad zinkoxid (ZnO:Al).

CdTe Kadmiumtellurid
Även Kadmiumtellurid är en halvledare och kan ordnas i en kristall. Att tillverka CdTe-solceller är relativt billigt och trots en något lägre verkningsgrad än kristallint kisel är det troligen den billigaste solcellstekniken just nu (vår 2009). CdTe är dock ett giftig ämne som måste hanteras varsamt och Tellurid är dessutom ett mycket ovanlig ämne i jordens skorpa.