Hogyan működik a napelem?

A napelem működése: így lesz a fényből elektromos energia

 

Hogy a napfényben ügyes-bajos dolgaink elintézésének megkönnyítésére hasznosítható energia van, régen megfigyelte már az emberiség. A kifogott hal megszárítása a napon, aszalt gyümölcsök készítése, hajólékelés távolról gyűjtőlencsével, feketére festett tartályban vízmelegítés kerti zuhanyozáshoz – régóta ismeretes lehetőségek a napenergia kiaknázására. A Nap fényének elektromos energiává alakítása és így gyakorlatilag bármilyen munkánk megkönnyítésére való univerzális alkalmazása ellenben viszonylag friss dolog.

 

Az első napelem (vagy fotovoltaikus elem) 1839-ben készült el, Becquerel francia fizikus rakta össze apja laboratóriumában. Hogy pontosan miként is lesz a fényből elektromos áram, azt csak jóval később, 1905-ben magyarázta el az emberiségnek Einstein; munkája fizikai Nobel-díjat ért. Az első igazán praktikus, gyakorlati problémára választ adó napelemet 1958-ban készítették el amerikai mérnökök, egy műhold számára, amely máshonnan, mint a napfényből, nehezen tudott volna folyamatos energiaellátást biztosítani belső rendszereinek. Az első olyan cég pedig, amely a széles körben használható, olcsó, a fosszilis energiák kiváltására alkalmas napelemek elkészítését tűzte ki célul, 1969-ben, alig ötven éve jött létre. Na de hogy is működik voltaképpen a napelem?

 

A Wikipedia szerint a napelem „olyan szilárdtest eszköz, amely az elektromágneses sugárzást (fotonbefogást) közvetlenül villamos energiává alakítja. Az energiaátalakítás alapja, hogy a sugárzás elnyelődésekor mozgásképes töltött részecskéket generál, amiket az eszközben az elektrokémiai potenciálok illetve az elektron kilépési munkák különbözőségéből adódó beépített elektromos tér rendezett mozgásra kényszerít, vagyis elektromos áram jön létre”. Ezt sajnos ennél egyszerűbben elég nehéz megfogalmazni, de a lényeg valami olyasmi, hogy minden egyes napelem-alapegységben, cellában kétféle anyaggal szennyezett szilíciumkristály-réteg van. A napfény energiájának gerjesztő hatására a két felület eltérő módon reagál, köztük feszültség jön létre és elektronáramlás, elektromos áram indul meg. Ezt az áramot pedig ki lehet vezetni és munkára lehet fogni.

 

A mai lakossági napelemes piacon alapvetően háromféle technológia termékei érhetők el

A „vékonyrétegű” vagy vékonyfilmes napelemeken (szinte teli fekete panelek, vékony csíkok formájában látható lézeres bevágásokkal) a félvezetőréteget közvetlenül a hordozó üvegtáblára viszik fel. Ezek a panelek olcsóbbak, mint a kristályos táblák, viszont nem olyan nagy a teljesítményük, így nagyjából pont annyival kell több belőlük, mint amennyivel olcsóbbak, és a rendszer helyigénye is nagyobb. A vékonyrétegű napelemeket leginkább forró klímájú, sivatagos vidékeken alkalmazzák, mert stabilan működnek nagy melegben is.

A monokristályos vagy a polikristályos a jobb?

A „monokristályos”, általában nyolcszögletű cellákból álló panelek valamivel jobban teljesítenek direkt fényben, mint a polikristályos panelek.

 

A határozott csíkokkal téglalapokra osztott „polikristályos” panelek szórt fényben – felhősebb napokon – teljesítenek jobban.

 

A gyakorlatban viszont az tapasztalható, hogy a hazánkban jellemző fényviszonyok mellett nincs kimutatható különbség a két típus éves hozamai között.

 

Képek forrása:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Monocrystalline_solar_panel.png

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Polycrystalline_silicon.jpg

 

 

 

 

Bitmap-4

További bejegyzések

Kérje ingyenes árajánlatunkat!