Napelemek

A fotovoltaikus jelenséget Edmund Bequerel  1839-ben fedezte fel, aki észrevette, hogy a napsugárzás  bizonyos elektrokémiai konfigurációk mellett elektromos energiát termel.  A fotovoltaikus jelenséget 1954 kezdték arra használni, hogy a közvetlen napsugárzást elektromos energiává vátoztassák át.

Az elv abban áll, hogy a foton esik a félvezetőre, ahol a PN átmeneten kilöki az elektront és így két  vezető jön létre:  a szabad elektron és az elektronlyuk. A szoláris elemek két szilícium rétegből állnak. A felső  szilícium réteg N típusú félvezető (a vezetést az elketronok biztosítják), az alsó szilícium réteg P típusu félvezető ( a vezetést az ún. elektronlyukak biztosítják). Ha a PN átmenet közelébe foton kerül,  fotoefektust idéz elő és a felszabadult elektronok, a felső rétegbe kezdenek átáramlani. Az alsó rétegben az elektronok elkezdenek az egyik atomtól a másik felé ugrálni, hogy az üres helyeket kitöltsék. A szabad elektronokat elvezetik a felső rétegből abba az elektromos mezőbe, ahol a napelem is van. Így alakul ki ebben  térségben az elektromos áram addig, amíg a napelembe napfény esik. Az elektromos áram így zajmentesen és melléktermék nélkül termelődik. A fotovoltaikus berendezés automatikusan és karbantartás nélkül üzemel.               

                 

Fotovoltaikus részek a panelhez kapcsolódnak, amire  védő üvegfedő   van erősítve.  Minnél nagyobb a panel felülete és a sugárzás intenzitása, annál nagyobb áram folyik bennük. Az egész  panel teljesítményét az ún. csúcsteljesítményben fejezik ki (Wp), ami a berendezés meghatárzott körülmények közötti teljesítményét jelenti, vagyis 1000 W/m2 intenzitású napsugárzás és  25 °C mellet.  Ilyen feltételek akkor adottak, amikor a Nap a legmagassabban van az égen. Ilyen körülmények mellet az elem méretének kb. 10 x 10 cm kell lennie.

A Fotovoltaikus panelek elemekből vannak összerakva. Felhasznáják az ingyenes napenergiát, ezért az üzemeltetési költségük elhanyagolhatóan kicsi, de emellett  nagyon megbízható. A fotovoltaika előnye, hogy további paneleket tudunk hozzácsatolni, növelve ezzel a rendszer teljesítményét. A tulajdonos a növekvő energiaszükséglet függvényében  növelheti a berendezés teljesítményét.

A panelek és a többi rész is hordozható, így gond nélkül más helyre is áthelyezhető. Manpság az elemeket nem gyártják külön, de több cég tetőkeretbe vagy az épület homlokzatára szerelteti őket . Az egyes részek  építő elemekbe való instalálása csökkenti a kiadásokat, és még a napelemek esztétikus hatást is keltenek az épületen.

A fotovoltaikus pólus  a  panelek összekapcsolásával jön létre. Különbözőféle teljesítményű  paneleket is gyártanak.  A kimeneti egyenáram névleges értéke az akkumlátorban 12 V, a hálózatban 30-300 V. Az adott szoláris panel teljesítménye a napsugárzás intenzitásától függően változik. A napelemek borús időben is működnek, bár teljesítményük jelentősen alacsonyabb ( a maximum 10%-a). Télen a beeső fény mennyisége kisebb, így kevesebb elektromos energiát is gyárt. A szoláris panelek élettartama 20 év körüli.