Løsning #1: Solenergi

Når solen skinner i rett vinkel på en flate på én kvadratmeter på jordoverflaten, mottar den 1400 W. En del av dette vil gå tapt i atmosfæren, så vanligvis regner man med 1020 W/m^2 ved havoverflaten. Av energien som når jorden fra solen, absorberes omtrent 19 % i atmosfæren, og skyer reflekterer gjennomsnittlig 35 %.
Det finnes flere måter å fange opp solenergien. De fire viktigste måtene å gjøre dette på er:

- Solceller (figur 1, også håndholdte kalkulatorer og satelitter)
- Solfangere, absorberende overflater som overfører varmen til en væske (Solarnor)
- Speil eller fiberoptiske kabler, som leder lyset inn i f. eks en bygning
- Solseil, som romfartøy bruker til å fange opp sollys, som dermed skyver dem gjennom rommet



Solceller

En solcelle omdanner fotoner til elektrisk energi. Det skjer ved hjelp av en halvleder, stort sett krystallinsk silisium (multi- eller monokrystallinsk). Man kan også bruke "tynnfilm solceller", som CdTe (kadmium-tellurid, sort av farge), CIGS (copper indium gallium selenide), CuInSe2 (copper indium diselenide) eller amorft silisium. I tillegg finnes "våte" solceller som hermer fotosyntesen i planter, de såkalte Grätzelceller, hvor et fargestoff (og ikke en halvleder) omformer solenergien.
Den tradisjonelle typen multikrystallinske solceller av silisium dannes av kvarts (SiO2). I Siemensprosessen blir kvartsen fordampet til gass, og deretter renset til mer enn 99,9999% silisium. Naturlig nok krever dette mye energi. Halvledermaterialet blir støpt i ingots, skåret ned til blokker, som ved hjelp av tråsager skjæres opp i tynne skiver på 0,2 mm. kalt wafere. Wafere er i utgangspunktet gråfarget, men etter at materialet er teksturert og "dopet" blir det påført et antirefleksbelegg som gir den karakteristiske blå-lilla fargen (se figur 1). Sammenkobling av flere celler skjer ved hjelp av kontakter av sølv som brennes gjennom antirefleksbelegget.
Monokrystallinske solceller (figur 2) er en alternativ type, som lages ved å trekke en enkrystall. Dette gir celler med samme blåfarge etter saging som multikrystallinske celler. Det som kjennetegner monokrystallinske celler er den åttekantede formen, samt den jevne fargen som ikke avbrytes av den firkantede kornstrukturen man kan finne hos de multikrystallinske.


Virkningsgrader
Andel innkommende energi som omdannes til strøm kalles virkningsgrad. Denne vil gradvis bedres med forskningsinnsatsen på området, men her er noen tall som er typisk for idag:

Optimale solceller med dagens struktur: 31%
Monokrystallinske celler:                         18%
Multikrystallinsk silisium:                         16%
CIGS-celler(?):                                         10%
Grätzelceller:                                            10%
CdTe:                                                          8%
Med forsterket lys og annen oppbygning av cellestrukturen er det mulig å nå en teoretisk maksimal virkningsgrad på 87%.

Fysisk fenomen
Solceller er basert på et fenomen kalt den fotoelektriske effekten", som ble forklart av Albert Einstein. Elektroner i solcellene blir truffet av fotoner, som absorberes slik at elektronene tvinges ut i ytre elektrisk krets hvor energien avgis. For at elektronene skal kunne flyttes ut i den ytre elektriske kretsen må materialet ha en p/n-overgang som gjør at elektriske felt adskiller elektronene. For å skape denne p/n-overgangen blir materialet "dopet": På den ene siden av waferen påføres bor (B), som har ett elektron mindre i ytterste bane, og på den andre siden fosfor (P), som har ett elektron mer. En oppvarmingsprosess gjør at atomene diffunderer inn i waferen, slik at man får en p-type silisium på bor-siden, men n-type Si dannes på fosfor-siden. Frie elektroner blir flyttet mot kontaktene på overflaten.


Utfordringer
Noen praktiske problemer med solenergi er plassmangel, oppstartkostnad og værforhold.


Produksjon i dag
"DeSoto Next Generation Solar Energy Center" i Arcadia, Florida, har en maks. effekt på 25 MW, og var i 2009 det største fotoelektriske solcelle-kraftverket i USA.

Planer for fremtiden

Solfangere

Solfangere lagrer solenergi som varme.
En aktiv solfanger har en mørk, absorberende overflate som fanger opp solenergien, som deretter transporteres videre langs en krets vha væske eller gass. Dette kan utnyttes direkte til oppvarming av bygninger eller tappevann. Ved produksjon av elektrisitet vil man gjerne konsentrere solenergien med speil, slik at varmen blir stor nok til å kunne drive

Kilder:
1. http://no.wikipedia.org/wiki/Solenergi
2. http://no.wikipedia.org/wiki/Solcellepanel