Hihetetlen dinamikával terjednek a napelemes rendszerek Magyarországon, mégis sokan nincsenek tisztában azzal, hogy a telepített napelemek között milyen óriási különbségek is felfedezhetők. Az eltérés pedig nemcsak a teljesítményben, hanem a gyártási technológiában is megfigyelhető. Jelen írásunkban bemutatjuk, hogy milyen napelem fajták ismertek és azt is, hogy melyik milyen előnyökkel jár.
A napelemek csoportosítása, napelem fajták
A napelemeknek két nagy csoportja ismert: a kristályos és a vékonyfilm. Az előbbi kategóriát további két részre oszthatjuk, mégpedig monokristályos napelem és polikristályos napelem típusokra. A piaci hasznosítást figyelembe véve a kristályos napelemek tekinthetőek a legkiforrottabb és a legelterjedtebb technológiának.
A vékonyrétegű napelem gyártásakor a hordozórétegre gőzölik fel a félvezető rétegeket, ezáltal akár hajlékony panel is készíthető. Az ilyen eszközök hatásfoka általában 5-8%, ami azért elmarad a kristályos panelekétől. Továbbá azt sem szabad elfelejteni, hogy a mono- és polikristályos napelemek 2,5-3-szor kisebb felületet igényelnek ugyanakkora teljesítmény esetében (ezért is elterjedtebbek, mint a vékonyrétegű napelemek).
A mono- és polikristályos napelemek nagy tisztaságú szilícium cellákból épülnek fel, melyek általában egy többrétegű műanyag hátlap és egy edzett üveglap közé kerülnek rögzítésre. A gyártási technológia határozza meg, hogy monokristályos vagy polikristályos napelemről beszélünk. Ezt a két típust megjelenésében is könnyű megkülönböztetni, mivel a polikristályos napelemek cellái kékes-lila színűek és négyzet alakúak, míg a monokristályosoké nyolcszögletű és szürkés, fekete árnyalatú. Érdemes tudni, hogy ezek a leggyakrabban alkalmazott napelem fajták.
Az egyes típusokról, azok sajátosságairól, előnyeiről és hátrányairól a következő fejezetekben számolunk be.
Monokristályos napelem
A monokristályos napelem egymáshoz rögzített szilícium rétegekből áll, és jól elkülönülő kristályszerkezetet képző cellából épül fel. A gyártás során először egy henger alakú kristálytömböt állítanak elő a szilíciumból, amit szeletelnek és többször felületeznek. Ezzel a gyártási technológiával jobban el lehet helyezni őket a panel felületén. Elhelyezés szempontjából a leggazdaságosabb megoldásnak a nyolcszögalak tekinthető. A legjobb hatásfokkal (15-17%) a monokristály napelem bír, ugyanakkor a tájolásra és a dőlésszögre sokkal érzékenyebb. A szórt napfényt például nem hasznosítják olyan jól. Általában a monokristályos napelemekre 20-25 év gyártási és 30 év élettartam garanciát vállalnak. Ez a típus a gyártási eljárásból fakadóan némiképp drágább, de az egységnyi felületre vetített teljesítményük nagyobb a polikristályos napelemekhez képest.
Polikristályos napelem
A polikristályos napelem gyártása jóval kevesebb energiát és időt igényel, mint a monokristályosé, így általában alacsonyabb az előállítási költségük is. Ennek a paneltípusnak a hatásfoka alig marad el az előzőekben ismertetett fajtától, ami általában 14-16%. Ez a változat kevésbé érzékeny a dőlésszög és tájolási beállításokra, mert a szórt fénnyel is képes hatékonyan gazdálkodni. Szórt, vagyis diffúz sugárzásról pedig akkor beszélhetünk, amikor a közvetlen napsugárzás szóródik szét a felhőzeten, vagy a légköri részecskéken. Az előnyök mellett meg kell említeni a polikristályos napelem egyik legfőbb hátrányát is, vagyis azt, hogy magas hőmérsékletre teljesítménycsökkenéssel reagálnak. Összességében viszont ez a változat számít jelenleg a legelterjedtebbnek. Ilyen típusú panelekből áll a háztartási méretű napelemes rendszerek többsége és a nagyobb erőművek is.
Vékonyrétegű napelem
Ahogy azt a bevezetőben írtuk a vékonyrétegű napelem gyártása merőben eltér a kristályos társaiétól. Ennél a típusnál a hordozórétegre gőzölik fel vékony filmrétegként a félvezető felületet. A kész terméken látható halvány csíkok utólagos, lézeres bevágások, amelyek a kedvezőbb volt-amper arány beállítása miatt szükségesek.
Az előállítása viszonylag rövid időt vesz igénybe. Egyik legnagyobb előnye, hogy hajlékony, így akár domború felületeken is könnyedén telepíthető. Hatásfoka viszont elmarad a mono- és polikristályos napelemekétől. Emiatt is sokkal nagyobb felületen lehetséges ugyanakkora energiamennyiséget előállítani a vékonyrétegű napelem segítségével.
Hazánkban a kristályos napelemek telepítésénél az optimális dőlésszög 45°, a vékonyfilm-rétegű napelemek esetében viszont ettől az értéktől akár 15°-kal (30-60°) is el lehet térni, mivel nagyobb szögtartományban is le tudják adni a névleges teljesítményüket. A költségei szintén alacsonyabbak, viszont ezen napelemek hatásfoka mindössze 6-8%. E tulajdonságuknál fogva csak nagyon ritkán telepítik háztetőre, alkalmazása inkább ott jellemző, ahol a hagyományos táblás kialakítás nem megoldható. A vékonyrétegű napelem egyik további nagyobb előnye, hogy jobb a hőmérsékleti együtthatója, így főként a rendkívül meleg területeken (sivatagok) alkalmazhatók.
A jelenleg legelterjedtebb és piacon is kapható vékonyrétegű napelem technológiák a következők:
- amorf szilícium (aSi) és mikromorf (µSi) szilícium,
- CdTe, azaz kadmium-tellurid technológia,
- CIGS, CIS, azaz réz-indium-gallium-diszelenid és réz-indium-diszelenid.
Ezek a típusok a világ napelemes piacának 20%-át jelentik.
Hibrid napelem
A hibrid napelem igen speciális kategóriát képvisel a panelek között. Ahogy a neve is jelzi két eljárás, technológia kerül benne ötvözésre. Hibrid napelem egyszerre működik hagyományos napelemként és napkollektorként, vagyis energiát és meleg vizet is termel egyszerre. Működési elve, hogy a panelt érő napsugarak elsősorban a szilícium rétegnek köszönhetően előállítják a villamosenergiát, és ezzel párhuzamosan a panel hátuljára szerelt folyadékot keringető a panel passzív felmelegedését hasznosítja. Az áramló folyadék emellett hűti is a panelt, amely így nem melegszik túl és stabil marad a teljesítménye.
Polimer napelem
A polimer napelem (organikus napelem) az egyik leginnovatívabb területnek számít a fotovoltaika területén. A technológia még nem került piacosításra, még csak kísérletek folynak vele. A fejlesztés folyamatos, mert hatásfokuk és élettartamuk alacsony. A polimer napelem esetében viszont bizakodásra ad okot, hogy felhasználási lehetőségei igen változatosak, valamint előállítási költsége is csekély.
Napelem típusok összehasonlítása: előnyök-hátrányok
A fent leírtak alapján az alábbi táblázatban összegezzük az egyes napelem típusok előnyeit és hátrányait. Így minden potenciális vásárló a napelem típusok összehasonlítása alapján könnyedén el tudja dönteni, hogy melyik napelem számára a legideálisabb:
Amennyiben nemcsak a napelemek érdeklik, hanem a komplett napelemes rendszerek, akkor olvassa el az ezzel a témakörrel foglalkozó cikkünket.
Amennyiben Ön is szeretne saját napelemes rendszert, kérjen ajánlatot. A kalkulációt követően 15 percen belül részletes, személyre szabott árajánlatot küldünk.
