Under de senaste åren har priset på solceller sjunkit så dramatiskt att fler och fler människor nu vill investera i solpaneler. Dessa kan installeras antingen som fristående konstruktioner på tak, eller som integrerade komponenter i konstruktionsmoduler som takskiffer eller fasadpaneler.

Traditionellt, solceller har varit ekonomiskt livskraftiga i länder med höga elpriser. I dag, dock, solgenererad el har blivit konkurrenskraftig även i Norge, trots att vi njuter av billig vattenkraft.

Detta har uppmuntrat forskare att undersöka hur effektiva solceller verkligen är under norska klimatförhållanden. Och hittills är resultaten lovande.

"Våra experiment visar att solceller fungerar mycket bra under nordiska klimat- och väderförhållanden, "säger forskningschef Eivind Øvrelid på SINTEF." Dessutom beräkningar gjorda av European Technology and Innovation Platform PV (ETIP-PV/etip-pv.org) visar att det är ekonomiskt lönsamt att investera i solgenererad elektricitet från dag ett, förutsatt att du själv förbrukar elen, " han säger.

"Detta förutsätter att vi pratar om en anläggning på cirka 1 MWp, och att räntorna håller sina nuvarande nivåer, säger Øvrelid.

Kostnaderna för att investera i solenergi:Kapitalkostnader är nyckeln till priset på solenergi. Vår jämförelse är med kostnader som tas från distributionsnätet, som i Norge gäller el från vattenkraft.

En självklar lösning?

För att ta reda på hur oberoende solceller är på klart väder och solsken för att generera el, forskare på SINTEF har installerat tekniken i en klimatkammare. I vanliga fall, sådana kammare används för att testa robustheten hos material som fönsterbeklädnader och andra konstruktionsmaterial i tuffa väderförhållanden.

Utgången från solcellspanelerna testas under olika temperaturer, duggregn, mycket regn, snö, och situationer där is bildas på panelerna.

Klimatkammaren är installerad med taklampor som simulerar solstrålning, gör det möjligt att utföra experiment med helt konstanta belysningsnivåer, samtidigt som väderförhållandena varierar.

"Dessutom, det var viktigt för oss att fastställa ett referensvärde för solstrålning för att säkerställa att förhållandena var identiska under alla våra experiment, "förklarar NTNU -studenten Gina Opstad Andersen." Av denna anledning, vi kopplade upp en solcell utrustad med en sensor som gjorde det möjligt att beräkna strålningsnivån som cellerna utsattes för i kammaren, "säger hon. Opstad Andersen deltog i experimenten som en del av sina masterstudier vid NTNU, och var ansvarig för konstruktionen av testapparaten.

Kylning ökar produktionen och regn är inga problem

Med hjälp av en potentiostat, forskare kunde mäta den elektriska effekten som genereras av solceller under olika experimentella förhållanden.

"Resultaten bekräftade observationer vi gjort innan vi visade att panelerna fungerar mycket bra i kallt väder, säger Øvrelid.

En kall miljö kan vara en tillgång för en solcellspanel som används för att generera elektrisk energi eftersom den håller cellernas driftstemperatur på låga nivåer. Höga temperaturer ökar cellernas ”inre energiläckage” eftersom elektroner är mer aktiva under varma förhållanden. När det gäller den kiselbaserade solcellen som används i vårt experiment, produktionen minskade med cirka 0,3% för varje grad av temperaturökning.

Temperaturen har sitt största inflytande på spänning eller, enkelt uttryckt, kraften som mobiliserar elektronerna. Spänningen ökar när vädret är kallt, och detta gör att cellerna genererar mer produktion.

Solstrålning (ett mått på solenergi) styr mängden elektricitet som cellerna genererar. Det kan vara väldigt intensivt på vintern, särskilt om solljuset reflekteras av nysnö. Dessa två faktorer kombineras för att producera den elektriska utgången vi får från flödet i väggen. Med andra ord, solsken och kallt väder är idealiska förhållanden för solceller.

Det som har förvånat forskarna är att cellerna tål regniga förhållanden mycket bra. Experiment med lätt regn gav positiva resultat.

"Solstrålarna passerar helt enkelt genom regnet, "säger Øvrelid." Regnet hade ingen effekt på mängden inkommande strålning. Detsamma hände när cellerna täcktes av ett islager, " han säger.

Ett solkraftverk på Svalbard?

När antingen snö eller ogenomskinlig is täcker solpaneler, detta resulterar i en tydlig skuggeffekt. Så, rådet till ägarna är att hålla dina paneler rena från snö. Om det bildas ogenomskinlig is på en panel kan det vara en bra idé att smälta den med ljummet vatten.

"Men vad du än gör, försök inte skrapa bort det, "säger Øvrelid." Detta kan skada solcellen, "säger han. Han rekommenderar också att cellerna utförs en grundlig rengöring två gånger om året. Både skorstenssot och luftburet damm från vägar har visat sig minska panelernas effektivitet.

Solcellsforskare på SINTEF vill nu starta ett nytt projekt för att undersöka solceller som möjliga elkällor på Svalbard. Utmaningen här är att hitta ett effektivt sätt att lagra överskottsenergin.