A megújuló energiaforrások régebben, mostanában és a jövőben is aktuális téma lesz, és ezen energiaforrások közül a napenergia lehet a jövő egyik legjobban kihasználható forrása. A napenergia a napsugarak által biztosított energia, amelyet hasznosítva az elektromossággá és hővé alakítható. Bőséges, tiszta és megújuló energia.

A napelemgyártók úgy vélik, hogy a fotovoltaikus (PV) technológia 2025-re a fejlett országokban a felhasznált energia 15 százalékát fogja előállítani. A napenergia világszerte egyre népszerűbb: Japánban már a 2008 márciusával végződő pénzügyi évben az otthonok termelték az összesen 1,9 millió kilowattnyi napenergia nagyjából 80 százalékát. Japán 2030-ig 40 százalékkal kívánja növelni napenergia-termelését.

Több fejlett ország is szintén azt a célt tűzte ki, hogy 2030-ra a napenergia segítségével az országuk áramtermelésének 10%-át a csúcsidőszakokban fedezze, valamint napenergiát tudjon szállítani a külföldi piacokra.

A napenergiát hasznosítani elég egyszerűnek tűnik mert rengeteg napfény van. Valójában a Nap egy óra alatt annyi napenergiát bocsát a Föld rendelkezésére (4,3 x 1020 joule), amennyi egy éven át elegendő energiaszükségletünket fedezi (4,1 x 1020 joule). Az évek során azonban az a dilemma merült fel, hogy hogyan lehetne ezt a napenergiát nagyobb mértékben hasznosítani és felhasználni.

A hagyományos napelemek, amelyeket a háztetőkön látunk, kristályos szilíciumból készült napelemek, amelyek kisebb méretű cellák sokaságából állnak. A közelmúltban a vékonyrétegű napenergia-technológia vált a napenergia-ipar „kedvenceivé”.

A vékonyrétegű napelemek CIGS (CuIn1-x Gax Se2) technológiával készülnek, és a merev panelekkel ellentétben rugalmasak, így a tetőkön kívül más helyeken is használhatók (ablakokon, épületek oldalán, autókon, számítógépeken, stb).

Az Ausztrál Nemzeti Egyetem (ANU) kutatói a Spark Solar Australia napenergia-vállalattal és a finn BraggOne Oy anyaggyártó céggel együttműködve azon dolgoznak, hogy a következő években nagyobb kapacitással és hatékonyabban tudják ezzel az új technológiával gyártani a napelemeket. Ezáltal a megfizethető árú, modern technológiával készült napelemek, és a bőségesen rendelkezésre álló napenergia hamarosan eljuthat Önhöz is.

A napelemek hatékonyságnövelése az új szórható technológiával

A jelenleg kereskedelmben kapható fotovoltaikus napelemek olyan gyártási eljárásra épülnek, amelyek vékony szilícium-nitrát réteggel bevont szilíciumból készülnek (a szilícium-nitrát tükröződésgátló anyagként működik, és növeli a cella napfénygyűjtési hatékonyságát).

Ezek előállítása két okból is költséges: A napelemek gyártásához hidrogénplazmát használnak, és vákuumban készülnek. A vékonyrétegű PV-cellák olcsóbb anyagokat használnak de előállításuk bonyolultabb, és az olcsóbb anyagok ellenére a gyártás bonyolultsága drágább végterméket eredményez.

Most nézzük meg az új technológiával gyártott napelemek világába. A kutatók azzal kísérleteznek, hogyan lehet megváltoztatni a napelemek gyártási módját, valamint hogyan lehet növelni a napelemek hatékonyságát.

Projektjük első fázisa arra irányul, hogy csökkentsék a gyártási folyamat bonyolultságát és az ezzel járó magas költségeket. Az új módszerük lényege, hogy a gyártás során a napelemeket a futószalagon történő továbbítás közben először hidrogénfilmmel, majd fényvisszaverődésgátló filmmel permetezik be.

A napelemek kvantumpontoknak nevezett félvezető nanorészecskékből készülnek. Ezeket a kvantumpontokat vezető polimerrel keverik össze, hogy műanyagot készítsenek belőlük. Az ebből az anyagból készült, „permetezhető napelemek” könnyebbek, erősebbek, tisztábbak és általában olcsóbbak, mint a legtöbb ma gyártott napelem. És ezenfelül ezek az első olyan napelemek, amelyek nemcsak a látható fényt, hanem az infravörös hullámokat is képesek összegyűjteni.

Az ANU-projekt második szakasza a német GP Solar napelemgyártó céggel együttműködve a cellák hatékonyságának növelését vizsgálja. A kutatók azt vizsgálják, hogy a napelem felülete (pontosabban annak érdessége) hogyan befolyásolja a napenergia gyűjtésének képességét. Jelenleg a piacon lévő napelemek hatásfoka körülbelül 15 százalékos.

Összehasonlításképpen, az 1950-es években gyártott első napelemek az összegyűjtött napenergia kevesebb mint 4 százalékát alakították át használható energiává. A ma elérhető polikristályos napelemek 14-16% körüli hatékonysági értéket mutatnak, míg a monokristályos napelemek magasabb, általánosságban 16-18%-os hatásfokkal rendelkeznek. A tudósok és mérnökök előrejelzése szerint képesek lehetnek ezt az arányt a jelenlegi számok 2-3 szorosára növelni.

A szórt eljárással készült napelemek felhasználási módjai

A napelemek hatékonysága, és a gyártási technológiája nemcsak a napenergia-iparban, hanem az Ön számára is hasznos tulajdonsággá válhat. Az új technológia és az olcsó anyagok és gyártás több gyakorlati és mindennapi alkalmazást jelent.

Jelenleg a hagyományos kereskedelmi PV napelemek és napenergia-rendszerek alkalmazásai a legtöbbünk számára ismerős. De a napelemeket használják még műholdak áramellátására, fejlődő országok távoli falvaiba történő áramellátásra és épületek (vagy bármi más, amihez áramra van szükség) energiaellátására.

A vékonyrétegű napelem-technológiák körülbelül 15 éve vannak a piacon, és a legtöbbünk által már ismert ez a fajta napenergia-technológia. Ha valaha is használt már napelemes számológépet, akkor már megtapasztalta a vékonyrétegű napelemek erejét. Rugalmas jellege lehetővé teszi, hogy olyan helyekre is beépíthetővé váljanak, ahová a hagyományos panelek nem, például íves felületekre vagy az autók karosszériájára, de a lehetőségek száma végtelen.

A permetezhető vagy szórható napelemeket hidrogénfilmként fogják értékesíteni, amelyet bevonatként lehet majd felvinni az anyagokra, a kis elektronikai eszközöktől kezdve az elektromos autók akkumulátorának újfajta energiaellátásáig.

A mai napenergia-technológiához hasonlóan a permetezhető paneleket magukba az épületekbe is be lehetne építeni, nem csak a háztetőkre, hanem az épület szinte összes részére. Egy nap talán olyan ruhákat is vásárolhatunk majd, amelyekbe napelemes fóliát szőttek.

A szórható napelemek még jelenlévő hátrányai

Bármennyire is szeretnénk napelemes anyagot szőni a pólóba, vagy napelemes fóliával borítani a házat, még sajnos nem tehetjük. A laboratóriumon kívül még nincs kereskedelmi gyártásban. Az ANU-n jelenleg is folyik az új, permetezhető napelemgyártási eljárás tesztelése, és még egy darabig nem lesz kereskedelmi forgalomban kapható.

Talán a legnagyobb akadály a marketing terén az, ami a napenergia-ipar egészét érinti: a költséghatékonyság. A jelenlegi világgazdasági környezet miatt mindenki, beleértve az energiavállalatokat is, szorítja a költségvetés és az energiaárak. A napenergia-kutatásba és az új napenergia-rendszerekbe való beruházás drága, és a növekvő költségek akadályozzák az új technológiák bevezetését.

Az ANU projektjén dolgozó tudósok azt remélik, hogy a gyártási költségek csökkenésével az energiaipar (és a fogyasztók) nem fognak félni a napenergiába való beruházástól.

Az ANU kutatói úgy becsülik, hogy az új, permetezéses gyártási módszerükkel előállított napelemek egy közepes méretű háznak körülbelül magyar forintban mérve 2-3 millió forintba fog kerülni a telepítése. Viszont ezek a napelemek a nagyobb hatékonyságuk végett hamarabb visszahozzák az árukat, és jóval több áramot lesznek képesek termelni mint a most kereskedelmi forgalomban lévők.