A napelem fajtái: kristályok és rétegek csatája

A napelem fajtái ma már igen színes képet festenek, így a szakmában kevésbé jártas vásárlók könnyen eltévedhetnek a sűrű napelem-mezőn. Mai bejegyzésünkben sorra vesszük, hogy milyen típusokkal találkozhatunk a piacon, és ezek milyen előnyökkel és hátrányokkal bírnak.

Mi a napelem?

A napelemek a nap energiáját alakítják át a háztartásban is használható villamos energiává. Egy összetett napelem rendszer részként működnek, melyek magukból a napelem panelekből, az azokat tartó szerkezetből, kábelekből és az energia átalakítását végző inverterből állnak.

A folyamat röviden a következő: a napfény a napelempanel felületére esik, ami elnyeli azokat. Az energiaátadás hatására elektronok szabadulnak fel, melyek áramolni kezdenek, így elektromos tér és feszültség jön létre. Ezt az energiát, az egyenáramot, alakítja át az inverter váltóárammá, amit aztán a különféle elektromos eszközök töltésére és üzemeltetésére, fűtésre, hűtésre, világításra lehet hasznosítani.

Mielőtt azonban sorra vennénk, hogy milyen fajtái vannak a napelemeknek, előbb tisztázzunk egy gyakori, félreértésre okot adó megkülönböztetés, egészen pontosan azt, hogy mi a különbség a napelem és a napkollektor között.

Napelem vs napkollektor

Bár a nevük igen hasonló és mindkettő a nap energiáját használja, a napelemek és a napkollektorok működése között nagy a különbség. Míg előbbi a fotovoltaikus hatásnak köszönhetően elektromos áramot termel, vagyis a nap sugárzását közvetlenül hasznosítja, addig utóbbi a rendszerben keringő folyadékot melegíti fel. Éppen ezért a napkollektort fűtésre, meleg víz előállítására használják.

Most, hogy már tudjuk, hogy mik is azok a napelemek, és hogyan működnek, bemutatjuk, hogy milyen típusaik érhetők el a piacon és azt is, hogy a napelemek fajtái milyen előnyökkel és hátrányokkal bírnak.

A napelem fajtái

Alapvetően két fő kategóriát különböztetünk meg: vannak a kristályos napelemek és a vékonyfilm technológiára épülő napelemek. Ezeket nézzük meg először, majd bemutatunk néhány alternatív megoldást is.

A kristályos napelemek

A kristályos napelemek által alkalmazott technológia meglehetősen kiforrott, ez ugyanis a legrégebbi és legnépszerűbb típus. Ez köszönhető annak, hogy igen nagy hatásfokkal tudnak működni és jó teljesítményt nyújtanak. Elnevezésük egyébként abból eredt, hogy a panelt szilícium cellák alkotják.

Két típusa a mono- és a polikristályos változat, amelyek valójában az előállítás módjában térnek el egymástól.

A monokristályos napelemek

A monokristályos napelemek úgy készülnek, hogy egy szilíciumtömböt osztanak fel egyenlő részekre, nyolcszögekre. Ez alapján egyébként könnyedén felismerhető, ha más fajták mellé tesszük. Kiugróan magas, akár 21%-os hatásfok is elérhető a technológiával, ennek köszönheti népszerűségét.

A legjobban akkor teljesít, ha direkt napfény éri, nem pedig szórt fény, ebből adódik több hátránya is, például az, hogy felhős időben csökken a teljesítmény, ahogy a dőlésszögre és a tájolásra is igen érzékeny. Mivel ára meghaladja a polikristályos változatét, ezért gyakran anyagi megfontolásokból marad alul a konkurencia harcban. 

A polikristályos napelemek

A polikristályos napelemek esetén több szilíciumtömböt használnak, melyeket szintúgy egyenlő részekre osztanak, ebben az esetben azonban négyzet alakúakra. Lilás színükről és a négyzet alakú cellákról lehet őket a legkönnyebben felismerni.

A monokristályos napelemekkel ellentétben ezek a napelemek a szórt fényt igen hatékonyan hasznosítják, így felhős, kissé árnyékolt helyeken is jól teljesítenek. Ennek azonban az az ára, hogy a direkt napfényt nem kezelik annyira jól, bár a hatásfokuk csak minimálisan marad el a mono-tól, 20% körüli. Ha már ár, fontos azt is kiemelni, hogy a polikristályos napelemek előállítása és vásárlási ára olcsóbb, mint a másik kristályos napelemé.

A vékonyfilmes, amorf napelemek

A kristályos napelemek mellett a másik meghatározó típus a vékonyrétegű napelem. Ahogy az előzőekben, a munka nagy részét itt is a szilícium végzi el, azt azonban a felületre gőzölik és egy igen vékony réteget képeznek belőle. Nézzük az előnyöket és a hátrányokat!

Egyértelműen az előnyök táborát erősíti, hogy a vékonyfilmes napelemek nem érzékenyek túlságosan a melegre, vagyis egy-egy forró nyári napon sem kell attól tartani, hogy a napelem rendszer cserben hagy minket. Ugyanígy a tájolásra sem túl igényesek, ami kifejezetten fontos tulajdonság, amennyiben a körülmények nem a legmegfelelőbbek. És amitől még nagyobb érdeklődés övezi az az, hogy jóval alacsonyabb költségen elő lehet állítani.

Hátránya azonban, hogy a teljesítménye és a hatásfoka alacsonyabb, így több panelre van szükség ugyanolyan eredmény eléréséhez. Ehhez társul, hogy az élettartamuk és ennek megfelelően a gyártói garancia is rövidebb.

Egy igen kedvelt altípusa az amorf változat. Az amorf napelemek abban különböznek, hogy egy amorf kristályból készülnek, a félvezető szilíciumot pedig szilán gázból állítják elő.

Hibrid

A hibrid napelemek különlegessége, hogy a napelem és a napkollektor előnyeit egyesíti, vagyis képes meleg vizet és áramot is termelni a rendszer. A paneles rendszer mellett van ugyanis egy vizes rendszer is, ami akár a napelempanelek hűtésére is alkalmas, vagyis elkerülhető a felmelegedésből adódó teljesítménycsökkenés.

Polimer

Egy újfajta vonalat képviselnek a polimer napelemek, amik előállítása alacsony költségen megoldható, felhasználhatóságuk pedig rugalmas. Hátrányuk azonban, hogy még nem kifejlett technológia, ami abban nyilvánul meg, hogy alacsony a hatásfoka és még nem is kezdődött meg a nagy volumenű gyártás.

Napelemes tetőcserép

Léteznek úgynevezett napelemes cserepek is, melyek igen praktikusak, hiszen maguk a tetőcserepek látják el a napelemek feladatát. Ez a megoldás azonban jelenleg még csak igen magas áron érhető el.

Sziget vagy hálózatra kapcsolt

A napelemtípusok mellett fontos említést tenni arról is, hogy nem mindegy, hogy a panelek hogyan alkotnak egy komplett rendszert. Ez két módon lehetséges: szigetszerűen és a hálózatra csatlakozva.

A sziget üzemű rendszerek esetében az ingatlan az elektromos közművektől teljesen függetlenedik, a megtermelt többlet energiát pedig akkumulátorokban tárolja. Utóbbi esetben viszont hálózatra csatlakozott a rendszer, vagyis ide tölti fel és innen pótolja az esetleges többlettermelést és a hiányosságot. Ez azt jelenti, hogy egy két irányba mérő villanyóra beszerzése is szükséges, amivel a termelést-fogyasztást követni lehet.

A napelemek a zöld energia termelésének legelérhetőbb eszközei. A különféle támogatásoknak köszönhetően a felhasználók egyre szélesebb körben férhetnek hozzá ehhez a környezetbarát technológiához.