Från 1800-talets experiment med ljus och elektricitet till solceller som kan integreras i tak och fasader; tekniken bakom solkraft har förändrats mycket på knappt två århundraden. Flera upptäckter har varit avgörande på vägen. Men hur fungerar egentligen en solcell, och vilka tekniska framsteg har format solkraften som vi känner till idag?
År 1839 gjorde den franske fysikern Edmond Becquerel en upptäckt som skulle bli viktig för solkraftens utveckling. Han såg att ljus kunde påverka den elektriska strömmen mellan två elektroder. Fenomenet kom att kallas den fotovoltaiska effekten och är själva grunden för hur en solcell fungerar.
Några decennier senare började också försök för att kunna utnyttja solens energi mer direkt. På 1860-talet konstruerade fransmannen Augustin Mouchot en fungerande solmaskin som använde solens värme. Men för att omvandla solljus direkt till elektricitet krävdes ytterligare tekniska framsteg.
Ett viktigt steg kom under 1900-talet. Den amerikanske forskaren Russell Ohl upptäckte att kisel kunde skapa elektrisk spänning när materialet utsattes för ljus. År 1954 presenterade Bell Laboratories i USA den första fungerande moderna kiselsolcellen.
Principen används fortfarande. En solcell består av ett halvledarmaterial, oftast kisel. När solljus träffar materialet sätts elektroner i rörelse och elektrisk ström bildas. Flera solceller kopplas samman till en modul, det vi vanligtvis kallar en solpanel.
De första kiselsolcellerna var däremot dyra att tillverka. Det gjorde att tekniken till en början fick ett ganska speciellt användningsområde.
År 1958 skickades den amerikanska satelliten Vanguard 1 upp i rymden. Ombord fanns solceller som gav omkring en watt för att driva satellitens radiosändare.
Solceller passade bra i rymden eftersom de kunde producera elektricitet under lång tid utan att något bränsle behövde transporteras med. Under 1950- och 1960-talen kom därför satelliter och rymdfarkoster att bli ett viktigt användningsområde för tekniken.
Fram till 1970-talet var solceller fortfarande en relativt dyr specialteknik. Oljekrisen under årtiondet ökade intresset för andra energikällor och bidrog till mer forskning om hur solceller kunde bli billigare och effektivare även för användning på jorden.
Solcellernas tekniska utveckling brukar ibland delas in i olika generationer. Den första generationen består av kristallina kiselsolceller. Trots att tekniken har många år på nacken är den fortfarande den vanligaste.
Nästa steg blev tunnfilmssolceller. Där används betydligt tunnare lager av ljusabsorberande material, vilket kan minska materialåtgången och ge andra möjligheter att utforma solcellerna. En tredje generation omfattar flera nyare tekniker och material, där forskningen bland annat har inriktats på att förbättra verkningsgraden och utveckla mer flexibla solceller.
Utvecklingen är alltså inte en enkel tidslinje där en generation helt ersätter den föregående. Olika tekniker innebär avvägningar mellan exempelvis verkningsgrad, kostnad, materialåtgång, tålighet och flexibilitet.
Det är inte bara själva solcellen som har utvecklats. En viktig förändring har skett i tillverkningen.
Storskaliga och automatiserade fabriker har gjort det möjligt att producera solceller och moduler i betydligt större volymer. Det har minskat produktionskostnaderna och gjort tekniken användbar i fler sammanhang. Parallellt har tillverkningen blivit bättre på att utnyttja kisel och andra material.
Även solpanelernas användningsområden har förändrats. Från att panelerna monterades som separata enheter kan solceller i dag integreras i själva byggnadens konstruktion. Tak och fasader kan exempelvis fungera både som byggnadsmaterial och som ytor för elproduktion.
Från Becquerels experiment 1839 till dagens solcellsteknik har utvecklingen skett genom många mindre och större tekniska steg. Upptäckten av den fotovoltaiska effekten gjorde solcellen möjlig, kislet gjorde den praktiskt användbar och rymdindustrin gav tekniken ett tidigt användningsområde. Därefter har nya material, effektivare tillverkning och automatiserad massproduktion förändrat både kostnaden och hur solceller kan användas.
Grundprincipen är fortfarande densamma som på 1800-talet: ljus kan omvandlas direkt till elektricitet. Det som har förändrats är människans förmåga att göra det allt mer effektivt och i allt större skala. I takt med att solkraften byggs ut väntas den få en allt viktigare roll i framtidens energimix. Samtidigt blir samspelet med elnät, energilagring och andra kraftslag viktigt för att ta vara på solenergin när den finns tillgänglig och balansera energisystemet över tid.