Napelem átfogó leírás

Közzétette: | szeptember 09, 2015 | Megújuló energia magazin, Napenergia | Nincs hozzászólás
Napelem panelok.

A napelem képe ugrik mindenkinek be elsőnek, amikor napelemekről, napelemes rendszerekről, vagy akár napkollektoros rendszerekről hallunk valamit vagy azokról beszélgetünk. A napelem a napelemes rendszer része, feladata a Nap sugárzásából elektromos áramot előállítani. A napelem az a része a napelemes rendszernek, amit a házak tetején, vagy különböző földre telepített tartó és forgató szerkezeteken láthatunk. Pusztán a napelem nem elegendő a háztartásokban használt elektromos berendezések működtetésére alkalmas váltóáram megtermelésére. A napelem tehát nem közvetlenül az elektromos hálózatra van rákötve. Több fajtája is létezik, melyeknek különböző tulajdonságaik vannak, hogy melyik rendszerhez melyik napelem az ideális több tényező határozza meg. Cikkünkben átfogó, és mindenre kitérő leírását szeretnénk nyújtani a kedves olvasónak a napelemekről.

Napelem bemutatása

A napelem pontos definíciója mellett ebben a részben megismerkedhetünk az összes létező napelem fajtával, azok felhasználási területeivel és pontos leírást kaphatunk előnyeikről és esetleges hátrányaikról. Fontos leszögeznünk, „Nincsen rózsa tövis nélkül.” így olyan napelem sem létezik, amiről kizárólag pozitív tulajdonságokat lehetne felsorolni. Mindezek mellett látni fogjuk a későbbiekben, hogy a napelem különböző fajtái kiváló választási lehetőségek napelemes rendszerek telepítésénél, a lényeg hogy a megfelelő napelemes rendszerhez az ahhoz tulajdonságaiban a legjobban illő napelem kell, hogy társuljon.

Telepített monokrostályos napelem.

Napelem panelek.

Napelem definíciója és működése

A napelem egy fotovoltaikus berendezés mely a Nap elektromágneses sugárzását foton befogással elektromos egyenárammá alakítja át. A napelem egy szilárdtest eszköz. Az idegen „photo-voltaik” kifejezésből ered a napelem rövidítése a PV. Napelemes rendszerekkel foglalkozó írásokban a napelem gyakran csak rövidítésével, a PV-ként van említve. Az energiaátalakítás lényege, hogy amikor a sugárzás elnyelődik a napelem belsejében mozgásképes töltött részecskéket generál. A töltött részecskéket a napelem belsejében található elektrokémiai potenciálok és az elektron kilépési munkák különbözőségéből adódó elektromos tér egy rendezett mozgásra kényszerít. Így jön létre az fotovoltaikus egyenáram.

Napelem fajták

A napelem alapanyaga (félvezető) szerinti megkülönböztetése fogja alkotni az egyik felsorolásunkat. Mint azt majd részletesebben leírjuk, minden napelem rendelkezik egy félvezetővel bevont réteggel. A félvezető alapanyaga szerint kerülnek megkülönböztetésre a napelem fajták. A listán egyes napelem típusok kizárólag a teljesség kedvéért találhatóak meg. Polgári használatra alkalmatlan, már technológiailag jelentősen elavult a bizonyos napelem, vagy még fejlesztés alatt áll.

Napelem fajták alapanyaguk szerint

  • Szerves festék alapú napelem, a fényt elnyelő réteg egy festék, ez a napelem elektrokémiai elven működik. Igaz a gyártásuk a jövőben nagyon olcsó lehet, ellenben a hatásfokuk igen gyenge, csupán 2%-4%.
  • Szerves anyagok (polimerek) felhasználásával készült napelem. Ez a típus szintén olcsó és egyben alacsony hatásfokú (2%-5%)
  • Szerves-szervtelen perovszkit napelem, jelenlegi állás szerint ez a napelem 2017-ben kerül forgalomba. Gyors fejlesztés alatt áll, az ígéretek szerint alacsony gyártási költsége miatt olcsó lesz, az eddigi teszteken a perovszkit napelem hatásfoka igen magasnak bizonyult (20%).
  • Gallium arzenid napelem, az úrkutatásban volt használatos, műholdakra szerelték fel ezt a típust. Egy rétegű fajtája nem gazdaságos, viszont nyolc egymásra épített réteggel a hatásfoka eléri a 46%-ot! 2014 év végén a nyolcrétegű változat már alkalmazásban volt.
  • Egyéb félvezető vegyületű napelem, az aktív félvezető réteg igen vékony, ezért előállításuk igen kevés alapanyagot igényel. Maximum hatásfokuk 15%.
  • Szilícium alapú napelem, ezt a csoportot a továbbiakban részletesen is be fogjuk mutatni. A leggyakrabban használt napelem fajta. Három különböző fajtájuk van gyártási technológiájuk alapján. A hatásfokuk 5%-tól 17%-18%-ig terjed, az elméleti maximum hatásfokuk 33,7%.

Kristályos napelem panelek

A kristályos napelemek gyártásánál szilíciumot használnak fel. 1954 óta készülnek tömeggyártásban a kristályos napelemek. A szilícium megjelenése a napelem gyártásban robbanásszerű fejlődést eredményezett. Három egymástól jelentősen eltérő technológiával készítik őket, így három különböző típusuk létezik, az amorf napelem, a polykristályos napelem és a monokristályos napelem.

Kristályos napelem felépítése és működése

A kristályos napelem alulról egy alumínium lappal vannak lezárva, melynek a belső rétege hő- és víz szigetelt. Felülről egy alacsony vastartalmú biztonsági üveg fedi. Az alacsony vastartalom a napelem hatásfokát növeli, mivel jobban átereszti a napsugárzást. Egyes gyártmányoknál az üveglap külső oldala barázdált, elméletileg szintén növeli a hatásfokot, mivel a nem ideális szögben érkező napsugarakat is a napelem belsejébe irányítja. Hátulütője hogy a barázdákban sokkal könnyebben tapad meg bármilyen környezeti szennyeződés és az esőzések sem tisztítják ki teljesen. A felület elszennyeződése pedig csökkenti a napelem hatásfokát és egy például a házunk tetejére szerelt napelem felületének tisztára sikálása nem tartozik a világ legegyszerűbb és legszórakoztatóbb tevékenységei közé. Tapasztalataink alapján inkább óva intenénk bárkit az ilyen napelem megvásárlásától.

A napelem belsejében a napelem cellák találhatók egy laminált réteg alatt. A cellákban zajlik le a napsugárzás elektromos árammá való átalakítása. A napelem szervizigénye majdnem egyenlő a nullával, mivel semmilyen mozgó alkatrészt nem tartalmaz. Időről időre érdemes hő kamerával ellenőrizni a napelem cellák állapotát. Pár meghibásodott napelem cella még nem fogja érezhetően befolyásolni a napelem hatásfokát, viszont több rossz, vagy élettartama vége fele járó napelem cella felfedezésének esetén érdemes elgondolkodni a napelem cseréjéről vagy garanciális igényünk bejelentéséről a kivitelező felé. A napelem végül egy alumínium keretbe van rögzítve vízmentesen.

Amorf napelem

Az amorf napelem, más néven vékony rétegű napelem nem kristályos cellákkal van ellátva. Egy feketés színű amorf kristály réteget képeznek a gyártás során, egy üveglapon vagy egy vékony acéllemezen. A kristályos napelemek közt az a típus számít a legolcsóbbnak. További előnye hogy igen jól képes hasznosítani a szórt fényt. Hátránya a rövid élettartam (15 év) a gyártók átlagosan 10 év garanciát biztosítanak rá, alacsony hatásfoka (5%-8%) miatt nagy felületen szükséges telepíteni a megfelelő energia mennyiség előállítása érdekében.

Amorf napelem.

Amorf napelem panelek.

Polykristályos napelem

A polykristályos napelem cellái szilícium felhasználásával készülnek öntéses eljárással. A gyártási technológia sajátossága, hogy a szilícium az öntés után több kristályban szilárdul meg a napelem cellákban. Ennek a jelenségnek köszönheti a polykristályos (több kristályos) napelem az elnevezését. Beszerzési áruk valamivel drágább, mint az amorf napelem ára. Előnyei közé tartozik a hosszú élettartam (minimum 30 év), a gyári garancia időtartama (25 év) és Magyarország földrajzi adottságai igen kedvezőek, a polykristályos napelem magas hatásfokon üzemeltethető, telepítésük sem problémás eljárás mivel a tájolásra és a beérkező napsugárzás szögére kevésbé érzékenyek.

Napelem panel második felsorolt fajtája a polykristályos napelem.

Polykristályos napelem panel.

Monokristályos napelem

A kristályos napelemek közt a monokristályos napelem gyártási technológiája a legbonyolultabb és egyben legköltségesebb. A szilíciumot egy elektromos térben henger alakúra húzzák ki. Az eljárásnak az eredménye, hogy a szilícium egy tömbben dermed meg, ezért a monokristályos (egy kristályos) napelem elnevezés. A következő lépésben a tömbből szeleteket vágnak, majd azokat nyolcszög alakúra formálják. Ezzel el is készültek a monokristályos napelem cellák, és készen állnak a modulra való felszerelésükre. A napelem cellák nyolcszög alakú formája teszi lehetővé a modulon a leggazdaságosabb helykihasználást. Előnyei a magas élettartam (minimum 30 év) a gyártói garanciális idő (25 év) és a magas hatásfok (15%-18%). Hátránya, hogy a polykristályos napelemmel ellentétben a tájolásra és a dőlésszögre igen érzékeny. A napelem rendszer tervezésekor és a napelem panelok telepítésekkor nagy odafigyelésre és precíz munkavégzésre van szükség.

Monokristályos napelem panel és cella.

A monokristályos napelem.

Bízunk benne, hogy sok érdekes és hasznos információt sikerült megosztanunk a kedves olvasóval. Bármilyen a témához közvetetten vagy közvetlenül kapcsolódó kérdésével, vagy díjtalan árajánlatunkért forduljon hozzánk bizalommal, örömmel állunk rendelkezésére. Cégünk több éves tapasztalattal a háta mögött kidolgozott előre összeállított napelem csomag kínálatokat, a linkre kattintva megtekintheti őket. Köszönjük megtisztelő figyelmét!

Alternative Solutions Kft.

Hozzászólás

Az email címet nem jelenítjük meg sehol.