Varje timme avger solen mer energi till jorden än vad mänskligheten förbrukar på ett helt år.
Utmaningen är att omvandla solljuset till el på ett effektivt och billigt sätt. Lyckligtvis är det något vi blir bättre och bättre på att göra. Faktum är att solenergi just slagit rekord som den billigaste formen av el [i världshistorien] (https://www.theverge.com/2020/10/13/21514902/solar-energy-cost-historic-low-energy-agency-outlook -2020 {"rel": "följ"}).
Detta beror delvis på att solenergi backas upp av skatterabatter och liknande regeringsprogram i många delar av världen. Men det beror också på stora framsteg när det gäller solcellernas effektivitet, som har mer än fördubblats under de senaste tio åren. I dag närmar sig de bästa solcellerna en effektivitet på cirka 50 procent.
Solceller genererar el med hjälp av reselystna elektroner
Solceller består av ett negativt n-skikt och ett positivt p-skikt, som är uppbyggt av olika material vilket ger dem olika elektriska spänningar. N-skiktet har ett överskott av elektroner och p-skiktet har ett underskott.
När solen skiner på solcellen frigör ljusets fotoner elektronerna så att de extra elektronerna i n-skiktet börjar röra sig mot det positivt laddade p-skiktet. Elektronernas rörelse skapar en elektrisk ström som samlas i ett strömledande material och förs vidare via kablar.
De stora effektivitetsförbättringarna beror bland annat på förbättringar i det material som cellskikten är byggda av. Olika typer av material kan nytttja olika delar av solljusspektret. Därför kan "sandwichkonstruktioner" av olika slags material leda till att den totala cellen blir mer effektiv.
Kom riktigt nära solcellerna:
Potentialen är stor – men inte oändlig
Enligt vissa beräkningar skulle världens energiförbrukning kunna täckas av ett solcellssystem på drygt 100 000 kvadratkilometer - vilket motsvarar blott 1,2 procent av Sahara, där förhållandena är idealiska för solenergi.
Men riktigt så enkelt är det inte. Nackdelen med solceller är nämligen att de endast producerar elektricitet när solen skiner - på natten, när det är molnigt eller större delen av vintern i vissa delar av världen producerar solcellerna ingen ström.
Enligt Världsbanken lever 20 procent av jordens befolkning i områden med idealiska förhållanden för solenergi, eftersom dessa områden inte har några större variationer under årstiderna. Bäst förhållanden hittar man i Namibia, medan Irland föga förvånande hamnar långt ned på listan.
De stora skillnaderna gör att vissa regioner gynnas betydligt mer av solenergi än andra. Samtidigt kräver de allmänna variationerna i anläggningarnas produktion - till exempel från dag till natt - stora investeringar i infrastrukturen för att kunna transportera och lagra el.
De geografiska utmaningarna innebär att solenergi enbart kan utgöra en del av planetens totala energiförbrukning. Forskare vid Stanford University, USA, uppskattar att vi kan nå upp emot 48 procent i ett grönt och hållbart samhälle. Resterande mängd energi måste komma från vind- och vattenkraft.
En del tyder på att vi redan är på god väg: I oktober i år täcktes den australiska staten South Australias energibehov under en period helt av solen för första gången någonsin. Perioden varade dock bara en timme - en molnfri och solig dag - men är ändå nämnvärt. Det indikerar en ljusare framtid för nyttjandet av solens energi.