A napelem működése, azaz hogy lesz áram a napsütésből
A napelemek elterjedése ma már eljutott arra a szintre, hogy senki nem lepődik meg azon, ha egy épület tetején ilyen rendszert lát vagy egy napelempark mellett vezet el az útja.
A környezetvédelmi érvek mellett napjaink energiaéhsége és a folyamatosan emelkedő energiaárak is azt prognosztizálják, hogy a napenergia felhasználása már a közeljövőben egyre nagyobb méreteket fog ölteni.
A napelemek megtérülése
Ennek megfelelően egyre több ember fog elgondolkodni azon, hogy lakása, háza működéséhez szükséges elektromos áramot valamilyen alternatív megoldás segítségével, például napelemek használatával elégítse ki, termelje meg.
A napelem megtérülése nem kérdés, csak az ehhez szükséges időben vannak eltérések. A napelemek piacán már ma is nagyon sok gyártó és többféle megoldás versenyez egymással, így nem is olyan egyszerű döntést hozni a tekintetben, hogy melyik irányba induljon el, aki szeretne ezen megoldások közül választani.
A jó döntéshez a műszaki és egyéb paraméterek mellett jó, ha tisztában vagyunk az alapokkal, hiszen így könnyebben megérthetünk összefüggéseket, működési elveket.
A napelem működése
Lássuk tehát, hogyan is működik a napelem, amely képes arra, hogy a nap végtelennek tűnő energiáját hasznosítva ellássa házunkat a nélkülözhetetlen árammal.
A napelemek cellákból épülnek fel, ezek pedig legfontosabb alapanyaga az úgynevezett félvezető. Amint azt a neve is mutatja, ezek az anyagok a vezetők és a szigetelők között helyezkednek el, egészen pontosan bizonyos körülmények között vezetőként, más körülmények között pedig szigetelőként is képesek működni.
A félvezetőben rejlik a titok
A leggyakrabban használt félvezető a szilícium, amelyet kis mennyiségű foszforral vagy bórral szennyeznek. Előbbi esetben negatív félvezető rétegről, azaz N rétegről beszélünk, utóbbi esetben pedig pozitív, azaz P rétegről.
Az N réteg a rácskötésekben részt nem vevő, tehát nem kötött, hanem szabad elektronokkal fog rendelkezni, míg a P rétegben elektronhiány, azaz kis lyukak jelentkeznek. Amikor napfény éri a napelemet, akkor az energiával rendelkező részecskék, a fotonok a semleges zónában elnyelődnek.
Ilyenkor nem történik más, minthogy a fotonok gerjesztik az elektronokat, amik így elmozdulnak, helyükön pedig lyukak keletkeznek. Az elektronok a negatív félvezető réteg felé, míg a lyukak a pozitív félvezető réteg felé fognak áramolni, feszültség keletkezik, ez pedig már maga az áramtermelés.
A szükséges inverter
A napelemes rendszerekhez feltétlenül szükség van még inverterre, azaz egy szerkezetre, amely a megtermelt egyenáramot váltakozó árammá alakítja. Ez azért fontos, mert egy lakás elektromos fogyasztói váltóáram használatára van tervezve. Az inverter a számunkra közvetlenül használható 230 volt feszültségű és 50 Hz frekvenciájú áramot biztosítja számunkra.
Az inverter teszi lehetővé azt is, hogy a felesleges megtermelt áram az elektromos szolgáltató rendszerébe betáplálható legyen.
