Az első szilíciumból készült napelem 1954-ben készült el az amerikai Bell laboratóriumban. A fejlesztők Chapin, Fuller és Pearson voltak, akik abban az év áprilisában bemutatták a nagyközönségnek is terméküket. A New York Times azt írta, hogy ezzel a találmánnyal egy új korszak vette kezdetét az energia előállításában. (Hozzátéve, hogy ez a modul nagyjából 6%-os hatásfokkal rendelkezett.)
A 50-es évek végétől kezdve a napelemek fejlesztése terén a fő húzóerőt az űrkutatás jelentette. A világűrben a napenergia rendelkezésre áll, már csak a megfelelő technológia kidolgozás volt szükséges. 1960-ban a Hoffman Electronics által készített napelem már 14%-os hatásfokú volt, ami már közel áll a napjainkban használt PV cellák hatékonyságához. A kutatások következő fontos iránya a napelemek élettartamának növelése volt. A fejlesztések eredményeképpen jelentősen megnőtt a napelemek élettartama és csökkent az előállítási költségük.
Napjainkra már számtalan olyan eszköz van a piacon, amelynek energiaigényét részben vagy egészben napelemek segítségével fedezik.
A gyakorlatban használt napelemtípusok és azok jellemzői
A napelemek működésének lényege, hogy a fénysugarak elnyelésekor azok fotonjai kimozdítják a félvezető réteg elektronjait a kötésükből, aminek hatására elektron-lyuk párok keletkeznek. A kimozdított elektronokat aztán már könnyedén, vezetők segítségével lehet eljuttatni a fogyasztókhoz vagy adott esetben egy töltésvezérlő áramkörön keresztül az akkumulátorokhoz. A napelem jellegét tekintve áramgenerátoros tulajdonságú áramköri elem, ebből következik, hogy kevésbé érzékeny a rövidzárra. Moduláris felépítéséből adódóan egyszerűen előállítható a használni kívánt feszültség és áramerősség érték.
A legdrágább napelemtípus az egykristályos szilícium napelem. Hatásfoka 15-19% között mozog, laboratóriumi körülmények között azonban ez az érték megközelítőleg 25%-ra is növelhető.
Némileg olcsóbb megoldást kínál a polikristályos szilícium cella, viszont ennek hatásfoka elmarad az egykristályos típushoz képest (13-15%).
Mind az egykristály, mind pedig a polikristály napelem a direkt sugárzást jobban képes hasznosítani, a szórt fényre azonban érzéketlenebbek. (Szórt fény van akkor például, ha felhős az ég, hiszen amikor a fény a légkörön vagy más, nagyon apró, lebegő részecskékből álló anyaghalmazon halad át, természetesen kölcsönhatásba lép az anyag részecskéivel.) Ügyelni kell arra is, hogy a napelemek felületére semmi ne vessen árnyékot, ugyanis ekkor a modul teljesítménye akár nullára is lecsökkenhet. A napjainkban gyártott napelemek várható élettartama előreláthatólag 20-25 év.
A legolcsóbb napelemek
A legolcsóbb napelemtípus az amorf szilícium napelem. Alacsony árának oka, hogy viszonylag kevés szilícium szükséges (~1μm vastagságú réteget visznek fel a hordozóra). Hatásfoka 6-8% közötti, a szórt fényt nagyobb hatékonysággal képes hasznosítani egykristályos és polikristályos társainál, ráadásul a beárnyékolásra is érzéketlenebb. Várható élettartama minimum 10 év.
Alkalmazási területek
Az első fotovoltaikus erőművek már megkezdték működésüket Portugáliában, és Olaszországban. Az észak-olaszországi Rovigóban üzemelő erőmű teljesítményét 70 MW-osra tervezték!
További érdekes oldalak:
- Wikipédia - Napelem
- Wikipédia - Rovigo Photovoltaic Power Plant
- Solar power station in Spain works at night
Zsigó Zsolt cikke
