A napelem cellák iránti kereslet napról napra nő, ahogy egyre többen ismerik fel a napenergia nyújtotta előnyöket. Legyen szó otthoni felhasználásról, ipari alkalmazásról vagy akár egy kisebb projektről, a megfelelő napelem cella kiválasztása kulcsfontosságú a hatékony és gazdaságos energiaellátás szempontjából. Ebben a részletes útmutatóban mindent megtalál, amit a napelem cellák vásárlásáról és telepítéséről tudnia kell.
A napelem cella, más néven fotovoltaikus (PV) cella, olyan félvezető eszköz, amely a napfényt közvetlenül elektromos árammá alakítja a fotovoltaikus effektus révén. Amikor a fotonok (a fény részecskéi) elérik a napelem cellát, energiájukat átadják az atomokban lévő elektronoknak. Ez az energia felszabadítja az elektronokat, lehetővé téve számukra, hogy elektromos áramot hozzanak létre egy elektromos áramkörben.
A fotovoltaikus effektus egy fizikai jelenség, amely során a fény hatására elektromos feszültség vagy elektromos áram keletkezik egy anyagban. A napelem cellák tipikusan szilíciumból készülnek, amely egy félvezető anyag. A szilíciumkristályokat adalékolják, azaz más atomokkal (például foszforral vagy bórral) szennyezik, hogy pozitív (p-típusú) és negatív (n-típusú) rétegeket hozzanak létre. Amikor a fény eléri a cellát, a fotonok energiája gerjeszti az elektronokat a szilíciumban, különösen a p-n átmenetnél. Ez az elektronmozgás hozza létre az elektromos áramot.
Egy tipikus napelem cella több rétegből áll:
Amikor a fény a cellára esik, az elektronok a n-típusú rétegből a p-típusú rétegbe vándorolnak a p-n átmeneten keresztül, ha elegendő energiát kapnak a fotonoktól. Ez a mozgás elektromos feszültséget hoz létre a cella két oldala között.
Számos különböző típusú napelem cella létezik, amelyek eltérő anyagokból készülnek és különböző hatékonysággal, költséggel és alkalmazási területtel rendelkeznek. A leggyakoribb típusok a következők:
A monokristályos napelem cellák egyetlen, tiszta szilíciumkristályból készülnek. Jellemzőjük a homogén megjelenés és a magas hatékonyság (általában 15-20% vagy annál magasabb). A gyártási folyamatuk költségesebb, ezért általában drágábbak, mint a polikristályos cellák. Kiválóan alkalmasak olyan területekre, ahol korlátozott a hely, de magas energiaigény van.
A polikristályos napelem cellák több szilíciumkristály összeolvasztásával készülnek. Megjelenésük mozaikszerű, mivel a különböző kristályok eltérő árnyalatúak lehetnek. A hatékonyságuk általában alacsonyabb (13-17%) a monokristályos cellákhoz képest, de a gyártásuk olcsóbb, így a végtermék is kedvezőbb árú. Széles körben használják lakossági és kereskedelmi alkalmazásokban.
A vékonyréteg napelem cellák vékony rétegű fotovoltaikus anyagokból készülnek, amelyeket hordozóra (például üvegre, rozsdamentes acélra vagy rugalmas műanyagra) visznek fel. Számos különböző anyagot használnak a vékonyréteg cellák gyártásához, beleértve az amorf szilíciumot (a-Si), a kadmium-telluridot (CdTe) és a réz-indium-gallium-szelenidet (CIGS). Ezek a cellák általában kevésbé hatékonyak (7-13%), mint a kristályos szilícium alapú cellák, de olcsóbbak lehetnek a gyártásuk, és rugalmasabbak vagy könnyebbek lehetnek.
A fent említett fő típusokon kívül léteznek más, kevésbé elterjedt vagy fejlesztés alatt álló napelem cella technológiák is, mint például a gallium-arzenid (GaAs) cellák (nagyon magas hatékonyság, de magas költség, főként űrhajózási és speciális alkalmazásokban használják) és a perovskit cellák (ígéretes, új technológia magas hatékonysággal és potenciálisan alacsony költséggel).
A megfelelő napelem cella kiválasztása számos tényezőtől függ. Íme néhány fontos szempont, amelyet figyelembe kell vennie a vásárlás során:
A napelem cella hatékonysága azt mutatja meg, hogy a beeső napfény mekkora hányadát képes elektromos árammá alakítani. A magasabb hatékonyságú cellák kevesebb helyen több energiát termelnek, ami különösen fontos lehet korlátozott tetőfelület esetén.
A napelem cella teljesítményét wattban (W) adják meg. Ez azt mutatja meg, hogy a cella ideális körülmények között (standard tesztkörülmények, STC) mennyi elektromos energiát képes leadni. Egy tipikus lakossági napelem panel több cellából áll, és a panel teljesítménye a cellák teljesítményének összege.
A hőmérsékleti együttható azt mutatja meg, hogy a napelem cella teljesítménye hogyan változik a hőmérséklet emelkedésével. Egy alacsonyabb (negatívabb) hőmérsékleti együttható azt jelenti, hogy a cella kevésbé veszít a teljesítményéből magas hőmérsékleten, ami fontos lehet melegebb éghajlaton.
A napelem cellák hosszú élettartamra vannak tervezve, általában 25-30 évre. A gyártók gyakran adnak garanciát a termékeikre, mind a termék minőségére, mind a teljesítményére vonatkozóan. Érdemes olyan terméket választani, amelyre hosszú garancia vonatkozik.
A napelem cellák ára típustól, hatékonyságtól és gyártótól függően változhat. Fontos figyelembe venni a kezdeti beruházást, de a hosszú távú megtakarításokat is, amelyeket a napenergia használata eredményez.
Érdemes megbízható gyártótól vásárolni, amely jó hírnévvel rendelkezik a minőségi termékek és a vevőszolgálat terén. A minőségi napelem cellák általában jobb hatékonysággal és hosszabb élettartammal rendelkeznek.
A napelem cellák telepítése komplex folyamat, amelyet általában szakemberek végeznek. Azonban érdemes tisztában lenni a főbb lépésekkel:
Az első lépés a rendszer megtervezése, amely magában foglalja a szükséges napelemek számának és elhelyezésének meghatározását, valamint az inverter és egyéb kiegészítő berendezések kiválasztását. Ezt követően be kell szerezni a szükséges engedélyeket a helyi hatóságoktól.
A napelemek rögzítéséhez egy tartószerkezetet kell kiépíteni a tetőn vagy a talajon. Ennek a szerkezetnek stabilnak kell lennie és ellenállnia kell az időjárás viszontagságainak.
A napelem paneleket a tartószerkezetre rögzítik. Fontos a megfelelő tájolás és dőlésszög a maximális napenergia-hasznosítás érdekében.
A napelem paneleket sorba vagy párhuzamosan kötik össze, majd az inverterhez csatlakoztatják. Az inverter alakítja át a napelemek által termelt egyenáramot (DC) a háztartásokban használható váltóárammá (AC).
A telepítés befejezése után a rendszert ellenőrzik, hogy minden megfelelően működik-e. Ezt követően a rendszert beüzemelik és csatlakoztatják az elektromos hálózathoz (ha hálózatra tápláló rendszerről van szó).
Számos helyen vásárolhat napelem cellákat, beleértve:
Mielőtt döntést hozna, érdemes több forrásból is árajánlatot kérni és összehasonlítani a termékeket és a feltételeket.
A napelem cellák és a komplett napelem rendszerek ára jelentősen csökkent az elmúlt években, ami egyre vonzóbbá teszi a napenergia használatát. A rendszer ára függ a méretétől, a felhasznált technológiától és a telepítési költségektől.
Azonban fontos figyelembe venni a hosszú távú megtakarításokat is. A napelem rendszer csökkenti vagy akár teljesen megszüntetheti a villanyszámlát, és bizonyos esetekben lehetőség van a felesleges energia visszatáplálására a hálózatba, ami további bevételt jelenthet.
A napelem rendszer megtérülési ideje számos tényezőtől függ, beleértve a rendszer költségét, a helyi napenergia-potenciált, a villamos energia árát és az esetleges állami támogatásokat.
A napelem cellák technológiája folyamatosan fejlődik. A kutatások új anyagokra, hatékonyabb cellaszerkezetekre és alacsonyabb gyártási költségekre irányulnak. Néhány ígéretes jövőbeli trend: