A napelemek típusai: monokristályos, polikristályos, vékony film
A bolygó napos vidékein, ahol a hagyományos áramellátás lehetetlen vagy nem praktikus, és a szélturbina telepítése valamilyen okból nem megfelelő, napelemek (akkumulátorok) használhatók. A nagy teljesítményű napelem készleteket magánházak tetejére, kertbe, hajókra, lámpákra szerelik fel. A hordozható napelemek a kütyük és akkumulátorok töltésére szolgálnak utazás közben, a walkie-talkie-k táplálására.
A napelemek megbízhatóak, nincsenek mozgó alkatrészeik, nincsenek kitéve a szélturbinákhoz hasonló mechanikai kopásnak, ezért nagyon tartósak és évtizedekig megbízhatóan szolgálják tulajdonosukat. Nézzük meg, mik azok a napelemek, fő típusai.
Monokristályos napelemek
A monokristályos napelemek hagyományos fekete vagy sötétkék árnyalatúak. Ezeket a paneleket alumínium keret keretezi és ütésálló üveggel borítják.
A monokristályos napelemek kizárólag tiszta szilíciumból készülnek.A tiszta szilícium olvadék lassan megszilárdul a maggal érintkezve, így hengeres szilícium egykristály öntvény keletkezik, amely körülbelül 20 cm átmérőjű és legfeljebb 2 méter hosszú.
A kapott tiszta szilícium tömböt egyenként körülbelül 300 μm vastag lemezekre vágják. Az ilyen elemek hatásfoka eléri a 19%-ot, mert ebben a multistruktúrában az atomok úgy vannak elrendezve, hogy az elektronoknak megfelelően nagyobb mobilitást biztosítanak, a belőlük származó akkumulátorok pedig nagyobb energiahatékonyságot mutatnak.
A lemezek fémelektródákkal vannak felszerelve rácsok formájában. A monokristályos akkumulátorok egyes cellái általában négyzet alakúak, levágott sarkokkal.
Ezek az elemek meglehetősen hatékonyak, az ipari kivitelek 16% körüli valós hatékonyságot mutatnak, ezért az ilyen típusú elemek 1 wattonként drágábbak, mint a polikristályosak. Élettartamuk nagyon hosszú, elérheti az 50 évet is.
Polikristályos napelemek
A világoskék polikristályos napelemek sokkal olcsóbbak, mint a monokristályos napelemek. A hozzájuk tartozó elemek nem egyetlen szilíciumkristályból készülnek, így a szilícium atomok itt véletlenszerűen helyezkednek el.
Jelenleg a polikristályos panelek átlagos hatékonysága 13-15% körüli. Ez a típusú cella azonban széleskörű elérhetősége miatt nagyon elterjedt azon fogyasztók körében, akik a lehető legolcsóbban szeretnének napenergiához jutni.
A polikristályos elemek nagy hátránya, hogy szállítás közben rendkívül törékenyek. Maximális élettartamuk 25 év.A polikristályos elemek ipari gyártási folyamata idővel javul, így van remény arra, hogy a jövőben hatásfok tekintetében felzárkóznak a monokristályoshoz.
Vékonyrétegű napelemek
Vékonyrétegű napelemek olcsóbb a gyártás, mint a monokristályos és polikristályos szilícium. Polimer fóliákon, amorf szilíciumon, alumíniumon, kadmium-telluridon és más félvezetőkön alapulnak, amelyeket már a kütyük töltők gyártásához használnak, kis összecsukható napelemek formájában.
Az ilyen típusú akkumulátorok 2,5-szer nagyobb területet foglalnak el, mint a kristályos akkumulátorok azonos teljesítmény mellett, de felhős időben, szórt fény mellett is működnek, és az akkumulátorok nem csak az épület tetején, hanem akár az épület tetején is elhelyezhetők. a falai. Viszonylag nagy méretű naperőművek építésénél tehát indokolt a vékonyfilmes akkumulátorok alkalmazása, ha van az elhelyezésükhöz szükséges terület.
A vékonyréteg-panelek manapság különösen népszerűek az ipari méretekben működő, hálózatra kötött inverterekkel működő rendszerekben, amelyek a nyilvános hálózatot látják el árammal. Ezek a rendszerek nagyfeszültségű vezérlőt és speciális invertert igényelnek, ami eltér a hagyományos háztartási rendszerektől, amelyeket a szokásos monokristályos és polikristályos akkumulátorokkal használnak.
Bár az amorf szilíciumból készült vékonyfilmes napelemek hatásfoka átlagosan 7 %, a gyártási költségeket tekintve az összes napelem közül a legolcsóbbak. A kadmium-tellurid átlagos hatékonysága 11%, és valamivel drágább, mint az amorf szilícium akkumulátorok.A réz, indium, gallium és szelén alapú napelemek a leghatékonyabb vékonyfilm akkumulátorok, hatásfokuk eléri a 15%-ot.
Lásd még:A napelemek és modulok hatékonysága