2022.12.07.

Napelem történelem: hogyan fejlődtek a napelemes rendszerek?

A napelemes rendszerek telepítése már hazánkban is egyre szélesebb körben terjed. A technológia fejlődésével az ár is kedvezőbbé vált az elmúlt években, ráadásul már pár év alatt visszahozza a telepítés költségeit. Emellett még állami támogatás is igényelhető a telepítés finanszírozására. A napelem egy olyan panel, ami a napsugárzás hatására feszültséget generál. Ez a feszültség vezethető el az inverterhez egyenáramként, ami a háztartások számára is használható váltóárammá alakítja az egyenáramot. Az így keletkezett áramot leggyakrabban a hálózatba táplálják vissza, azonban létezik akkumulátoros verzió is. A korábbi napelemek azonban korántsem voltak olyan hatékonyak, mint manapság. Cikkünkben ennek a történetét szeretnénk bemutatni az érdeklődők számára!

A napelemek múltja

Rengeteg kísérletezésre volt szükség ahhoz, hogy a tudósok és feltalálók eljussanak a napelemes rendszerek mai állapotához. Ráadásul meg is kellett győzniük a nagyobb cégeket a napelem fontosságáról, hogy ezzel további fejlődést érhessenek el.

Nézzük is meg dióhéjban a fontosabb állomásokat:

  • Az első sikeres kísérlet Becquerel francia fizikus nevéhez kötődik, aki 1839-ben építette meg az első napelemet.
  • 20 évvel később a brit Willoughby Smith elektromérnök fedezte fel a szelén fotovoltaikus tulajdonságait.
  • Munkásságuk alapján az amerikai feltaláló, Charles Fritts építette meg az első “valódi” napelemet, ami 1% körüli hatékonysággal állított elő áramot.
  • 1954-ben a Bell Laboratories munkatársai mutatták be az első olyan napelemet, ami a szilícium félvezetőn alapult.
  • Az USA Haditengerészete ezután felfigyelt az alternatív energiát előállító rendszerre, így megindult a fejlesztés az űripar számára.
  • Az 1960-as évektől már a földi használat érdekében is rengeteg fejlesztés történt az időközben létrejövő kisebb cégeknél. A nagyobb fejlődést az olajipari válság hozta meg.
  • Magyarországon az 1990-es évek elején jelentek meg a napelemek ipari és kereskedelmi felhasználásra.

A háztartási napelemek jelene

Egy megfelelően megtervezett napelemes rendszer környezetbarát módon képes kiváltani egy családi ház teljes energiafogyasztását. Ezzel csökkenthető a szolgáltatóktól való függés, miközben az áramköltség akár teljesen megszűnhet. Hogyan fejlődtek a napelemek a modern technológiában?

Mono- és polikristályos rendszerek

A polikristályos panelek esetén nagyjából 285-300W-os teljesítmény érhető el. A monokristályos napelemek pedig 370-400 W-os teljesítményt érnek el közel azonos méretben. Így a monokristályos rendszerek kerültek előtérbe, és a fejlesztés során egyszerűsödött a gyártási technológia is. Ez nemcsak a bekerülési árak csökkenését eredményezte, de a nagyobb hatásfok elérését is. A nagyjából 60 darab celláról bus bar-okkal gyűjthető össze az egyenáram, mely 3 részre bontva szállítja el az áramot a string-hez. A rendszer ugyan jobb hatásfokkal működött az elődeinél, azonban az alsó sor letakarása esetén a komplett panel kiesett a termelésből. Ezért további fejlesztésekre volt szükség.

Osztott cellás vagy half-cut napelemek 

A cellákat gyakran elfelezik, így 60 helyett 120 cella lesz ugyanakkora méretű napelemen. Az egyenáram gyűjtése itt már nem felül, hanem középen történik meg, tehát a napelem 3 helyett 6 részre osztódik. Ennek nagy előnye, hogy a panel alsó sorának letakarása esetén már csak 50% esik ki a termelésből.

Bus bar és back-contact

Időközben a bus bar fejlődése is számottevő lett, hiszen eleinte csak 2, majd 3,4,5 sín gyűjtötte össze az egyenáramot. Ezután kifejlesztésre került a multi bus bar is, ahol 9 vagy akár 12 sín vezette el a feszültséget a cellákról. Minél rövidebb távolságokat kell megtennie ugyanis az elektronoknak a két sín között, annál jobb lesz a rendszer hatásfoka is. A back contact-os napelemek esetén a bus bar-ok a cella mögött helyezkednek el, tehát nem látjuk őket. 

Zsindelyes technológia

A technológia elnevezése nagyon egyszerűen, a zsindelyes tetőfedésre emlékeztető kialakításból ered. A cellákat 5-6 szeletre vágják lézerrel és egymásra kötik őket, némi átfedéssel, így megszűnik a cellák közötti minimális távolság. A megszokott fém szalagkábelek helyét felváltja egy vezetőképes ragasztó, így nincs szükség értékes felületet kitakaró busbarokra. Ezzel nagyobb termelési hatékonyság érhető el: az alsó sor letakarása esetén csak a sor esik ki a termelésből, míg a sarok letakarása esetén a panel 1/6-a. A technológia lakossági felhasználása esetén 390-400 W, ipari használat esetén pedig 470-480 W érhető el.

Amennyiben napelemes rendszer telepítésére lenne szükség, úgy nézzen szét az Aleron Energia honlapján!