Solenergi Introduksjon til solceller av Nils Kristian Rossing Skolelaboratoriet ved NTNU

2 Kort intro til solceller

3 Praktisk solcelleteknologi for skolen Solceller: Virkemåte Oppdeling Oppkobling Måling Byggeprosjekter

4 Sola 63,1 MW/m 2 1,367 kW/m ºC 1,367 kW/m 2 ≈15000 ganger vårt årlige forbruk Gjennomsnitt over hele jorda ≈ 342 W/m 2 Ca. 800 W/m 2 i Norge på sommeren

5 Solceller

6 Solcellens oppbygning p-dopet (B) silisium n-dopet (P) sjikt Metallgrid – Metallbelegg + Antireflekslag (SiN x ) pn-overgangen SOLLYS

7 Solcelle spenning + ‒ Tomgangsspenning: 0,56 V Kortslutningsstrøm: 2,5 A i sterkt sollys 15,5 cm

8 Serie- og parallellkobling

9 P ut RLRL Typisk virkningsgrad 14 – 18 % Hvor tapes energien? 19.6 % - Andel fotoner med for lav energi 42.0 %- Andel fotoner med høyere energi enn nødvendig 7 – 8 %- Skyggevirkning av metalliske kontakter 6 – 8 %- Refleksjon av lyset, til tross for antireflekterende lag 7 – 8 %- Uønsket rekombinasjon av elektroner 14 –18%- Til nytte P inn Lys

10 Totalt installert solceller 2000 – 2011 (MW) Globalt (Rest Of World)

11 Prisutvikling solceller Krystallinske solceller skiver

12 Det fine med solceller er at de kaster skygge!?!

13 Bygg en enkel solcellebil

14 Skjær ut bunnplata side 55

15 Monter hjullager og hjul

16 Monter motor

17 Monter solcellepanelet

18 Solceller i skolen Forslag til prosjekter

19 Om å sette prosjektet inn i en sammenheng Solkvinnene i India

Foreningen har som formål å gjennom innsamling av alle former for nyttige bidrag fra private personer,offentlige instanser samt næringsliv i Norge og utlandet bidra til å støtte ulike prosjekter innen landsbyutvikling i land, der behovene for slik støtte eksisterer til enhver tid. Foreningen vil prioritere å bidra til implementering av solenergi som primær fremgangsmåte men vil også være åpen for hybride løsninger. Kvinner og barn i landsbymiljøer der primærbehov som Vann, Helse, Skole og Bygdenæring er områder med energibehov vil være viktige innfallsvinkler og fokusert satsing. Foreningen's virke vil alltid være uavhengig av politiske og religiøse tilhørighet. Tommy Fernandez Torgeir Ulset Per Horgen

21 Lita solcelle ladet bordlampe Plastplate (1,5 mm) Solceller Koblingsband Lamineringsplast Batteriholder Ladbare batterier Bateriklemme Tynn myk ledninger Bryter 3 stk hvite lysdioder Motstand (serie med lysdioder)

22 Smarttelefon lader Ladekit fra –Solceller –USB kabel –Mini USB kabel –Plastplate A4 –Power Pack Lamineringsmaskin Verktøy (loddebolt)

23 Solcellesikke side 50 Hva som trengs: Solceller Lamineringsplast Koblingsbånd CD-plate Solcellemotor ”Sukkerbit” Sykkeleike Trekloss Ledninger Dobbelsidig tape Tynn ståltråd Dekor Verktøy Lamineringsmaskin

24 Andre mulige prosjekter

25 Mendocinomotor

26 Vertikal solcellemotor

27 Utstyr for laboratorieoppgaver

28 Introduksjon til solcellepaneler Serie-, parallelkobling, oppdeling, laminering

29 Vi skal nå erstatte det ferdige panelet med et selvlaget panel

30 Noen viktig fakta Med full belysning gir hver celle ca. 0,56 V uten belastning Er vi heldige får vi ut 10 % av lysenergen som elektrisk energi Solceller kan serie- og parallellkobles på samme måte som batterier Seriekobling gir økt spenning Parallellkobling gir økt strøm (økt effekt) EFFEKT = STRØM x SPENNING (levert til en belastning) Forutsetter at vi har en optimal last

31 Serie- og parallellkobling

32 Hvordan skal vi dele opp cellene? 15,5 cm

33

34 Proxxon Bench Circular Saw KS

35 Oppdeling

36 Oppkobling av 3 celler 3 cm 6 cm 0,2 cm + ‒ ‒ + 18 cm cm 2 Totalt 54 cm 2

37 Montering med flate koblingsbånd + ‒ Tape

38 Oppkobling 1.Lag 3 solcellebiter (6 x 3 cm – 6 x 5 cm) 2.Klipp opp koblingsbånd (5 – 8 cm) 3.Sett tape på koblingsbåndet 4.Fest båndet til banen med tape

39 ‒ + Oppkobling (forts.) 5.Legg solcellene inntil hverandre med en klaring på et par mm. 6.Fest ledningene til undersiden med tape

40 Oppkobling (forts.)

41 Oppkobling (forts.)

42 Laminering

43 Litt elektrisitetslære og solcellens virkemåte (analogi)

44

45 Elektrisk energiomvandling fra kjemisk energi via elektrisk energi til lysenergi tid energi BatteriLysdiode - Batteri -

46 Elektrisk energiomvandling fra lysenergi via elektrisk energi til lysenergi tid energi Solcelle -Lysdiode Solcelle + -

47 Oppsummering Det er mulig å gjennomføre mange ulike prosjekter i videregående skole. Bruk av nakne celler: + Gir ”hands on” erfaring med silisiumet på godt og vondt + Cellene kan formes og tilpasses + Cellene er relativt billige – Cellene er ekstremt skjøre, går lett i stykker – Gir relativt dårlig virkningsgrad – Kan lett ødelegges av varme (virkningsgraden faller med oppvarming) – Vanskelig å lodde, men lette å laminere (gir økt kontakt motstand) Bruk av ferdig monterte celler: + Robuste + Lette å koble sammen – Dyrere – Vanskeligere å tilpasse til spesiell bruk