A napelemek hatásfoka

A napelemek rendszerint az alkalmazott technológiájuk, valamint természetesen alapanyaguk függvényében egyaránt különféle hatásfokkal rendelkeznek, ezáltal eltérő, hogy ugyanolyan körülmények között mennyi energiát képesek termelni. A hatásfok rendszerint százalékos formában fejezi ki, hogy egy napelem pontosan mennyi napenergiát képes átalakítani elektromos energiává. Mindezt természetesen a fentieken túl számtalan egyéb tényező is befolyásolhatja, illetve befolyásolja is.

A napelemek hatásfokát befolyásoló tényezők

A napelemek hatásfokára az esetek jelentős többségében komoly befolyást gyakorolnak a különféle környezeti-, illetve konstrukcióval összefüggő tényezők. Amennyiben csak a környezeti tényezőkre koncentrálunk, abban az esetben jellemzően a hőmérséklet a legjelentősebb, de például a napelem felületének tisztasága és a megvilágítás, avagy a napsugárzás erőssége is ide sorolható. A hatásfok kapcsán nagyon fontos információ, hogy a Nap sugárzásának hullámhosszspektruma 300nm-től 2500nm-ig terjedhet, ellenben egy átlagos napelemet legfeljebb csak egyetlen hullámhosszra tudjuk kalibrálni.

Azért nyomatékosítottuk azonban az „átlagos” jelzőt, mert a modern napelemek kapcsán már lehetőség van arra, hogy több egymásra épített és más hullámhosszra kalibrált felülettel és egy bonyolultabb napelem-szerkezettel sokkal jobban kihasználjuk a napsugárzást.

A szilícium napelemek hatásfoka

Mivel a napelemek közül jellemzően a szilícium alapúak a legelterjedtebbek, ezért érdemes ezek kapcsán megvizsgálnunk a hatásfok kérdéskörét. A mai korszerű szilícium napelemek hatásfoka jelenleg 11 és 18 százalék között mozog, amiből Magyarországon átlagosan 14-15 százalékot tudnak kihasználni. Ez maximális sugárzás esetén körülbelül 10mW/cm2-nek tekinthető. Nyilván léteznek olyan típusok, így például az egykristályos napelemek, amelyek már 25 százalékot meghaladó hatásfokkal rendelkeznek, de ezek jelenleg a magyar emberek többségének még pályázati támogatás mellett is teljesen elérhetetlen költségekkel bírnak.

A fejlődés mértéke

Szerencsére azonban egyre több olyan kutatás és kísérlet zajlik a háttérben, amelyek arra koncentrálnak, hogy a napelemeket az újabb technológiák révén ne csak sokkal hatékonyabbá, hanem lényegesen olcsóbbá is tegyék. A nagy áttörést a szakemberek itt is a nanotechnológiától várják, aminek köszönhetően már most vannak kézzel fogható eredmények. Legutóbb például éppen az amerikai Delaware Egyetem tudósainak sikerült egy olyan szilícium alapú napelemet megalkotniuk, amely teljesen hagyományos földi napfényben majdnem 43 százalékos hatékonysággal üzemelt.

A következő mérföldkő ezen a téren az 50 százalékos hatékonyság elérése lesz, amelyet a DARPA, avagy a Fejlett Védelmi Projektet Ügynöksége tűzött ki maga elé, és a legutóbbi hírek alapján lassan már befejezik az első prototípust, amivel újabb utak nyílhatnak meg az iparágban.