Különböző típusú napelemek magyarázata

A napenergia tehát nemcsak igazán megbízható és tartós, hanem nagyon költséghatékony és hatékony energiaforrás is, ha a kiválasztott napelemtípusok és a környezet tökéletesen illeszkednek egymáshoz. Az ilyen ígéretes kilátások egy olyan iparágban nőttek fel, amely nagy erőfeszítéseket tett a napenergia előállítására, felhasználására és tárolására szolgáló hatékony technikák kifejlesztésére, különböző típusú napelemek használatával és a napfény értékes villamos energiává alakításával.

Hogyan osztályozzuk a különböző típusú napelemeket?

A különböző típusú napelemek különböző igényeket és célokat szolgálnak. Egy gyors és általános áttekintésért tekintse meg a végső napelemes útmutatót, a különböző napelemtípusok részletes leírásáért pedig olvasson tovább.

Tekintettel arra, hogy a napfényt másképp lehet felhasználni, akár a Földön, akár az űrben, arra utal, hogy maga a helyszín is jelentős tényező, amikor az egyik napelemtípust kell kiválasztani a másikhoz képest.

A különböző típusú napelemek megkülönböztetése gyakran az egy- és többfunkciós napelemek - vagy az első, második vagy harmadik generációs napelemek - megkülönböztetését jelenti. Az egy- és többszörös csatlakozásúak a napelemen lévő, a napfényt figyelő rétegek számában különböznek, míg a generáció szerinti besorolás a különböző típusú napelemek anyagaira és hatékonyságára összpontosít.

1. generációs napelemek

Ezek a hagyományos napelemtáblák, amelyek monokristályos szilíciumból vagy poliszilíciumból készülnek, és amelyeket a hagyományos környezetben a leggyakrabban használnak.

Monokristályos napelemek (Mono-SI)

Ez a napelemtípus (monokristályos szilíciumból készült) a legtisztább. Könnyen felismerhetőek az egységes sötét megjelenésről és a lekerekített élekről. A szilícium nagy tisztasága miatt ez a napelemtípus rendelkezik az egyik legmagasabb hatásfokkal, a legújabbak elérik a 20% feletti hatásfokot.

A monokristályos panelek nagy teljesítményűek, kevesebb helyet foglalnak el, és a leghosszabb ideig tartanak. Természetesen ez azt is jelenti, hogy ezek a legdrágábbak. További előnyük, hogy a polikristályos panelekhez képest a magas hőmérséklet kevésbé befolyásolja őket.

Polikristályos napelemek (Poly-SI)

Ezeket a paneleket gyorsan meg lehet különböztetni, mert ez a napelemtípus négyzet alakú, a szögei nincsenek levágva, és kék, pöttyös megjelenésű. Nyers szilícium megolvasztásával készülnek, ami gyorsabb és olcsóbb eljárás, mint a monokristályos panelek esetében.

Ez alacsonyabb végső árat eredményez, de alacsonyabb hatásfokot is (kb. 15%), kisebb térfogati hatékonyságot és rövidebb élettartamot, mivel a forró hőmérséklet nagyobb mértékben befolyásolja őket. A mono- és polikristályos napelemtípusok közötti különbségek azonban nem olyan jelentősek, és a választás erősen függ az Ön konkrét helyzetétől. Az első lehetőség valamivel nagyobb térhatást kínál, valamivel magasabb ár mellett, de a teljesítményteljesítmény alapvetően ugyanaz.

2. generációs napelemek

Ezek a cellák a vékonyrétegű napelemek különböző típusai, és elsősorban épületekbe integrált fotovoltaikus erőművekhez vagy kisebb napelemes rendszerekhez használják őket.

Vékonyrétegű napelemek (TFSC)

Ha olcsóbb megoldást keres, érdemes a vékonyrétegű cellák között keresgélnie. A vékonyrétegű napelemeket úgy állítják elő, hogy egy vagy több fotovoltaikus anyagból (például szilíciumból, kadmiumból vagy rézből) álló filmet helyeznek egy hordozóra. Az ilyen típusú napelemeket a legkönnyebb előállítani, és a méretgazdaságosság miatt olcsóbbak, mint az alternatívák, mivel kevesebb anyagra van szükség az előállításukhoz.

Emellett rugalmasak is - ami sok lehetőséget nyit alternatív alkalmazások számára -, és kevésbé befolyásolja őket a magas hőmérséklet. A fő probléma az, hogy sok helyet foglalnak el, ami általában alkalmatlanná teszi őket a lakossági telepítésekre. Ráadásul a legrövidebb garanciával rendelkeznek, mivel élettartamuk rövidebb, mint a mono- és polikristályos napelemtípusoké. Ugyanakkor jó választás lehet a különböző napelemtípusok közül, ha sok hely áll rendelkezésre.

Amorf szilícium napelem (A-Si)

Használt már valaha napelemes zsebszámológépet? Igen? Akkor biztosan látott már ilyen típusú napelemeket. Az amorf szilícium napelem a különböző típusú napelemek közül az, amelyet elsősorban az ilyen zsebszámológépekben használnak. Ez a napelemtípus háromrétegű technológiát alkalmaz, amely a legjobb a vékonyfilmes fajták közül.

Csak hogy röviden érzékeltessük, mit jelent a "vékony", ebben az esetben 1 mikrométer (a méter milliomod része) vastagságról beszélünk. A mindössze 7%-os hatásfokkal ezek a cellák kevésbé hatékonyak, mint a kristályos szilícium cellák - amelyek hatásfoka kb. 18% -, de előnyük, hogy az A-Si-cellák viszonylag alacsony költségűek.

A 3. generációs napelemek

A 3. generációs napelemek számos vékonyréteg-technológiát tartalmaznak, de ezek többsége még kutatási vagy fejlesztési fázisban van. Némelyikük szerves anyagok felhasználásával termel villamos energiát, mások szervetlen anyagokat használnak (például CdTe).

Biohibrid napelem

A biohibrid napelem az egyik olyan napelemtípus, amely még mindig a kutatási fázisban van. A Vanderbilt Egyetem szakértői csapata fedezte fel. Az új technológia lényege, hogy kihasználja az 1. fotoszisztéma előnyeit, és így utánozza a fotoszintézis természetes folyamatát. Ha részletesen szeretne megismerkedni a biohibrid napelem működésével, akkor az American Journal of Optics and Photonics című folyóiratban olvashat róla bővebben.

Ebben részletesebben elmagyarázzák, hogyan működnek ezek a cellák. Az ebben a cellában használt anyagok nagy része hasonló a hagyományos módszerekhez, csak az 1. fotoszisztéma több rétegének kombinálásával a kémiai energiából elektromos energiává történő átalakítás sokkal hatékonyabbá válik (akár 1000-szer hatékonyabb, mint az 1. generációs napelemtípusok).

Kadmium-tellurid napelem (CdTe)

A különböző típusú napelemek gyűjteménye közül ez a fotovoltaikus technika kadmium-telluridot használ, amely lehetővé teszi a napelemek viszonylag alacsony költséggel történő előállítását, és ezáltal rövidebb megtérülési időt (kevesebb mint egy év). Az összes napenergia-technológia közül ez az, amelynek előállításához a legkevesebb vízre van szükség. A rövid megtérülési időt szem előtt tartva a CdTe napelemek a lehető legalacsonyabb szinten tartják a szénlábnyomot.

A kadmium-tellurid használatának egyetlen hátránya, hogy lenyelve vagy belélegezve mérgező. Különösen Európában ez az egyik legnagyobb akadály, amelyet le kell küzdeni, mivel sokan nagyon aggódnak az ilyen típusú napelemek mögött álló technológia használata miatt.

Koncentrált PV-cella (CVP és HCVP)

A koncentrált PV-cellák ugyanúgy elektromos energiát termelnek, mint a hagyományos fotovoltaikus rendszerek. Ezek a többszörös elágazású napelemtípusok akár 41%-os hatásfokkal rendelkeznek, ami az összes fotovoltaikus rendszer közül eddig a legmagasabb. Az ilyen CVP-cellák neve azzal függ össze, hogy mitől olyan hatékonyak más típusú napelemekhez képest: ívelt tükörfelületeket, lencséket és néha még hűtőrendszereket is használnak a napsugarak begyűjtésére és ezáltal a hatékonyság növelésére.

Ezáltal a CVP-cellák az egyik leghatékonyabb napelemtáblává váltak, nagy teljesítményük és akár 41%-os hatásfokuk révén. Az viszont tény, hogy az ilyen CVP napelemek csak akkor lehetnek ilyen hatékonyak, ha tökéletes szögben néznek a nap felé. Az ilyen magas hatásfok elérése érdekében a napelem belsejében egy napkövető felel a nap követéséért.