A fosszilis tüzelőanyagokat már nem lehet az első számú energiaforrásnak tekinteni, még akkor sem, ha mai napig az egyik legelterjedtebbnek bizonyul. Számtalan olyan negatív tulajdonsággal rendelkezik, amelynek következtében érdemes lenne a lehető leghamarabb kiiktatni. Egyik ilyen tényező a környezetre gyakorolt negatív hatás, amely miatt a globális felmelegedésben is részben kiveszi a szerepét. Ezen felül tudni kell, hogy ezeknek a tartalékai igen csak fogyóban vannak, és egyes becslések szerint körülbelül kétszáz éven belül kifogynak a tartalékok. Létezik azonban egy olyan energiaforrás, amely környezetbarát, és amely végtelen forrást garantál. Természetesen ez a megújuló energiaforrás, amelyet a modern korban egyre többen vélnek a jövő energiaforrásának. E tekintetben nagy a választék, hisz a szél, víz és biomassza is tökéletes megoldás. Ám a napenergiáról sem szabad megfeledkezni, és azokról az eszközökről, amelyek ezt eredményesen kiaknázzák. Ide tartozik a napelem, amelyek változatosságával, számtalan típusával garantálja az eredményes felhasználást.
Monokristályos napelem cella
Mielőtt kitérünk a napelemekre, nem árt tudni, hogy pontosan mit is takar ez az eszköz. A napelem, melyet neveznek még fotovillamos elemnek is, amit az idegenes photo-voltaikus kifejezésből a magyar irodalom olykor PV elemnek is nevez, olyan szilárdtest berendezés, amely az elektromágneses sugárzást, az úgynevezett foton befogást, közvetlenül villamos energiává alakítja át. A napelemek típusa az alapanyaguk szerint változik. Az egyik legelterjedtebb típusnak a kristályos napelemek bizonyulnak, melyeket tekintve két fő csoportot kell kiemelni. Az egyik a a monokristályos, míg a másik a polikristályos változat. Mindkét napelem a kristályos technológiával készülő napelemek közül napjainkban a legelterjedtebb napelem-technológiának számítanak. A szilícium félvezetőn alapuló elemeket legelőször 1954-ben mutatták be. Ez a bemutató nagy sikernek örvendett, és nagyban hozzájárult ahhoz, hogy a napelemek elterjedése nagyobb ívben történjen. Kezdjük rögtön a monokristályos szilícium napelemek bemutatásával. Alapanyaguk a szilícium, mely bár drága, de annál inkább hatékonynak bizonyul. A legkorszerűbb panelek hatásfoka elérheti a tizenkilenc százalékot is. Sőt, laboratóriumi körülmények között ez a szám felmehet akár huszonöt százalékra is. Azt is érdemes tudni, hogy az elméleti határ közel harminchárom százalék is lehet az egy p-n átmenettel rendelkező napelemek esetében. Legnagyobb teljesítményét merőlegesen beeső napfénynél képes leadni, így gyakran használják az úgynevezett napkövető berendezések részeként. Ezeket a berendezések nagyban hozzájárulnak ahhoz, hogy a napelemből a maximális teljesítményt lehessen kihozni annak érdekében, hogy az elégedettség maximális legyen az energiatermelést tekintve. A második típus e fő fajtát tekintve a polikristá
Polykristályos napelem cell
lyos szilícium napelem. Ezek némileg olcsóbbak, ám kevésbé hatékonyak. Hatásfokuk körülbelül tizenöt százalék körül van. A gyengébb, tehát a reggeli, esti, szórt fényt is viszonylag jó hatásfokkal képes hasznosítani. Ez a típus is elterjedtnek bizonyul, természetesen minden egyes napelemek kiválasztás előtt érdemes tudni, hogy pontosan mire is kell a napelem, illetve, hogy milyen célra lesz majd használva, alkalmazva. Egy közkedvelt típusnak minősül a gallium-arzenid vegyületen alapú napelem is. Bár eddig főleg műholdakon használták, és egyetlen rétegben alkalmazva nem gazdaságosak, de akár nyolc darab réteget, p-n átmenetet, is építhetnek egymásra. Így a hatásfok eléri a z elképesztő negyvenhét százalékot is koncentrált napfényben. Ilyen már alkalmaztak is 2014 novemberében.
A napelemeket tekintve érdemes a hatásfokra is kitérni. A hatásfok növelésére van lehetőség, ami bonyolultabb technológiát igényelhet; logikusan ez drágább lenne elhanyagolva a technológia ugrásszerű fejlődésének lehetőségét. Így az elméleti hatásfok limit, ami közel harmincnégy százalékos, átléphető, ha például több vékony napelem réteget, azaz p-n átmenetet, építünk egymásra, melyek lépésenként egyre rövidebb fényhullámhosszra érzékenyek. A hatásfok tovább növelhető, ha nagyobb fénykoncentrációval, azaz körülbelül ötszáz szoros erősséggel, üzemelünk optikai lencsék, vagy tükrök alkalmazásával.
A napelemek változatosság mindenképp garantálja, hogy minden egyes befektető, beruházó megtalálja azt a napelemet, amely számára a legideálisabb megoldást jelenti a a környezetbarát energiatermelést tekintve. Fontos kiemelni ismét, hogy a napelem a jövő energiatermelő eszköze, mely minden tekintetben csak pozitívumokkal rendelkezik.
