Fenntartható Fejlődés és Erőforrások Kutatócsoport

           Sokat emlegetett és jól ismert tény, hogy a Földre és Magyarországra eső napenergia éves mennyisége több nagyságrenddel nagyobb, mint az elfogyasztott összes primer és villamos energia. Ezt a hatalmas potenciált több módon tudjuk kihasználni gazdaságosan, főként hő formájában és kisebb hatékonysággal villamos energiaként. Hazánk gyerekcipőben jár a napenergia hasznosítás terén, azonban lassan, de változik a szemlélet. Ma már nem megy ritkaságszámba a háztetőn a napkollektor, bár a napelem még a mai napig is különleges tetőt foglaló alkalmatosságnak számít…

            Rövid ismertető a napelemes villamos energia termelésről, és a hozzá kapcsolódó technikáról. Napelemek fajtái változatos képet mutatnak, több féle anyagból és gyártástechnológiával készülnek, lenti ábra a napelemek típusait mutatja:

            Napelem típusok közt van egy feltörekvő napelem típus, a CdTe napelem. Rendkívül olcsón gyártható, jelenleg legnagyobb volumenben a First Solar napelem gyár készíti. Kereslet erre a napelem típusra óriási, azonban egy kardinális problémával küzd ez a fajta napelem: nem túl gyakori Tellurid az egyik összetevője. Felvetődik a gondolat, még is miért ilyen olcsó, annak ellenére hogy ritka anyagokból állítják elő. Erre azt az egyszerű választ adhatjuk, hogy a CdTe napelemek gyártása úgynevezett vékonyréteg eljárással készül, ami azt jelenti, hogy egy 75W-os napelem táblához mindössze 1-2 gramm az aktív alapanyag kell. Azonban hiába a minimális alapanyag igény és az olcsó gyártás, az egyre növekvő szolár ipart a Föld véges tellurid készlete nem tudja/tudná kiszolgálni. Napelemes piacot nem fogja megváltani ez a típus, ezért a jelenlegi felfokozott érdeklődés jövőben csillapodni fog véleményünk szerint.

            Vékonyréteg napelem típusok másik generációja az Indium alapú napelemek, azonban jelenleg és a jövőben is csak marginális szerepük marad a rendkívül drága In miatt. Jelenleg az LCD monitor gyártás igényel nagy mennyiségű In-ot, több félvezető fontos alapanyaga is, ezért tömeges elterjedésükre nincs sok esély. Vékonyréteg napelem egyik kevésbé kutatott területe az ötvözött ón-cink-kén-réz-szelén alapú napelem, amelyek bőségesen állnak rendelkezésre a Földön, jövőben sok hírt hallhatunk még felőlük:

IBM újgenerációs napelem alapanyagai

            Természetesen a napelem gyártás leginkább ismert alapanyaga a szilícium. Első Si alapú napelemek 1950-es évek végén jelentek meg, azóta óriásit fejlődtek, és a jelenlegi napelem piac nagy részét még mindig ez a típus uralja. Jelenlegi trendek azt vetítik előre, hogy a monokristályos napelem típus visszaszorulóban lesz és előretör a poli, vagy más néven multikristályos napelem típus. Utóbbi 1-2 évben nagy számú távol-keleti multikristály gyártó lépett a ringbe, leszorítva az árakat, előállítás energia igényét, és nagyban megnövelte a p-Si gyártás kapacitást. Szerencsére a Si elég gyakori elem a Földön, így nem kell tartanunk az elfogyásától. Jövőbeni solar ipar egyik kulcseleme marad a Si alap napelem.

            Érdemes még néhány szót ejteni a napelemek hatékonyságáról. Lenti ábra a jelenlegi fejlődési irányt mutatja, ami bíztató a fogyasztókra a jövőre is nézve:

            Trendekből jól látszik, hogy a napelemek hatékonysága évről-évre nő, mondhatjuk, hogy a határ a csillagos ég. Jelenlegi kutatások egyik iránya a többrétegű, napfényre szelektíven reagáló napelemek, ezáltal a napsugárzás szélesebb spektrumát tudják átalakítani villamos energiává. Kutató laborokban üzemelnek már 40% fölötti napelemek, ami bíztató, de több évet kell még várnunk mire megjelennek kereskedelmi forgalomban. Sajnos elmondható hogy a rendkívül hatékony napelemek nem a polgári felhasználásban fognak elsőnek megjelenni, eddig gyakorlat szerint az űripar és a hadsereg fogja alkalmazni. Polgári felhasználásba  nehezen fog átszivárogni. Jövőbeni irányok azt mutatják, hogy elérhető közelségben vannak az olcsó Si alapú napelemek, de ettől függetlenül gőzerővel dolgoznak a high-tech vonalon és az új alapanyagból építkező napelemeken is.  

             Következő részben a napelemes villamosenergia termelés, és hazánk napenergia potenciájáról olvashatnak.