Alábbi cikkünk központi témája a napelemes panel felépítése és annak működése, de szót ejtünk a különböző típusú panelekről és azok hatékonyságáról is.
Napjainkban a megújuló energiaforrások, köztük főképp a napenergia felhasználása egyre inkább előtérbe kerül. Ezen a téren a háztartási méretű és az ipari méretű napelemes rendszerek jelentik a legjobb megoldást manapság. Ahhoz, hogy ezeknek a rendszereknek a működését is jobban megérthessük, most összegyűjtöttük a napelemes panelek felépítését és annak működését.
Napelem panel felépítése
A napelemeknek több típusát különböztetjük meg, de az energiatermelésért felelős részegység a legtöbb esetben ugyanaz. Ez maga pedig nem más, mint a fotovoltaikus cella.
A fotovoltaikus cella nevét a benne zajló fizikai jelenség után kapta, és ez csupán első hallásra tűnik bonyolultnak. Az anyagban végbemenő fotovoltaikus jelenség során az elektronok a vezetési sávba jutnak a fénygerjesztő hatásának köszönhetően. Ez egy magasabb energiaszintet jelent a részecske számára.
Ahhoz, hogy az elektronok az atommagtól távolodva, attól elszakadva szabadon áramolhassanak, egy fotovoltaikus cellát kell létrehoznunk, melyben a félvezető diódát éri a megfelelő és elégséges sugárzás. Félvezetőnek nevezik azokat az anyagokat, amelyek alapállapotban nem vezetik az elektromos áramot, azonban megfelelő körülmények között és környezeti hatásokkal vezetővé tehetők.
Alapjában véve egy napelemes panel tehát több cellából tevődik össze, amikben az elektronok áramlanak a félvezető diódák felé. Ezek mozgása generálja az egyenáramot, amit aztán a napelemes rendszerek egy másik fontos eleme az inverter alakít át váltóárammá.
Napelemek működése
A napelem tehát egy olyan szilárdtest-eszköz, amely az elektromágneses sugárzást (fotonbefogást) közvetlenül villamos energiává alakítja. Az energiaátalakítás alapja, hogy a sugárzás mozgásképes töltött részecskéket generál, amelyeket az eszközben az elektrokémiai potenciálok, illetve az elektron kilépési munkák különbözőségéből adódó beépített elektromos tér rendezett mozgásra kényszerít, vagyis elektromos áram jön létre. Ez a jelenség bármilyen megfelelő fényspektrummal rendelkező fényforrás esetén is lezajlik, nem szükséges kizárólagosan napfény.
Mitől függ a napelem teljesítménye
A napelemekből kinyerhető teljesítmény alapjában véve függ a:
- fény beesési szögétől,
- megvilágítás (fény) intenzitásától
- napelemre csatolt terheléstől.
Alapvető napelem típusok
Ha a legelterjedtebb típusokat akarjuk összegyűjteni, akkor a következő két kategóriát érdemes megemlítenünk:
- kristályos napelemek és
- vékonyrétegű napelemek.
Ezeken belül ma már megkülönböztethetünk monokristályos, polikrisátlyos, félcellás napelemeket is. ezek közül kiválasztani az ideálist nem egyszerű, de szerencsére ma már fordulhatunk több száz napelem céghez árajánlatkérés miatt, így szakértők segíthetnek felmérni az igényeinkhez szükséges leendő rendszer tulajdonságait.
Kristályos napelem panelek
A kristályos napelemekben nagyméretű szilíciumkristályok vannak, ezekből állnak a cellák, és ezek vannak összekötve egy alufólia vastagságú vezetővel. A napelem úgy áll össze, hogy mindezek egy alaplemezre vannak felragasztva, a tetején pedig egy edzett üvegréteg található, légmentesen laminálva és rendszerint egy alumíniumkerettel bekeretezve.
A kristályos napelemek közül létezik monokristályos napelem és polikristályos napelem, a felszeletelt kristály szerkezetétől függően. A kristályos napelemek hatásfoka típustól függően 12-18% körüli.
Vékonyrétegű napelemek
A legolcsóbb és legújabb technológia a vékonyrétegű napelem. Ezeknél valamilyen hordozóra (üvegre, vékony acéllemezre) viszik fel a félvezetőt néhány mikronos rétegben, ezért hívják ezt vékonyréteg technológiának. Az elkészült félvezető rétegre aztán kerül valamilyen fedés kerül, ami legtöbbször üveg, vagy valamilyen műanyag.
Ezzel a módszerrel lehet hajlékony vagy akár átlátszó napelemeket is előállítani, ami nagyban növeli a felhasználás lehetőségeit. A vékony réteg napelemek ugyan a legolcsóbbak, de nagyobb felületre is van szükség belőlük, mint a kristályos napelemekből, mert gyengébb a hatásfokuk, mindössze 5-8% körüli.
Összegezve
A napelemek tehát nem kifejezetten bonyolult szerkezetek, mindössze fizikai és kémia jellemzők kiaknázásával képesek a napfény energiáját az általunk használt elektromos eszközök üzemeltetésére is felhasználni.
átlátszó napelemek terasz fedéshez | fűtés: infra napelem panel
