Szerző: Véghely Tamás napenergia szakértő, az EU-SOLAR szakmai tanácsadója
Cikksorozatunkban korábban bemutattuk a napelemek hőskorát, az első generációt. Röviden összefoglaltuk, mi jellemezte az akkori napelemeket, és hogy már a kezdeti időszakban milyen komoly előrehaladást mutatott a technológia. És a fejlődés nem állt meg!
A MÁSODIK GENERÁCIÓ (1990-2006)
A napelemek második generációjának kialakulása az 1990–2006 –os évek közé tehető. Ebben az időszakban fokozódtak az állami támogatások. Németországban is Amerikában is olyan napelemes programokat hirdettek, amelyek aztán ösztönzőleg hatottak más országokra.
Szerte a világban napenergiás programok indultak, és napelem-gyárak alakultak. Magyarországon is megkezdte működését első gyárunk, a Dunasolar amerikai-magyar részvénytársaság, amely 1997-2003 között működött.
Az ipar fejlődése meglódult, a napelem cellák és napelem modulok gyártási kapacitása 15-30 százalékkal nőtt. Új fogalmak és elnevezések jelentek meg. A különféle iparágak is egyre intenzívebben érdeklődtek a megújuló energiák, így a napelemek iránt is. Nagy “boom” készülődött, ahogy az akkori jóslatok mondták: ez az iparág nagyobb lesz, mint a világ autóipara! (Tévedtek volna?)
A II. GENERÁCIÓS NAPELEM CELLÁK FŐBB TAGJAI:
– Szelet alapú, szilárdtest napelem cellák, amelyek már lényegesen vékonyabb (200 mikron alatti vastagságok*) szilícium réteggel rendelkeztek
– Vékonyréteg (thin film) napelemek
– Amorf szilícium (a-Si:H) napelemek
– Cadmium-tellúr (CdTe) napelemek
– CIS-CIGS (réz-indium-diszelentid, réz-indium-gallium) napelemek
– Mikromorf cellák (HJT, HIT, BSF, PERL, PERC, IBC, Al-IBC)
– Kétoldalas (bifaciális) napelem cellák
– CZTS (réz-cink-ón-szulfid napelemek, Cu2ZnSn (S, Se)4)
– ORGANIC (Organic molecular / intrinsic vezető alapú, polimer napelemek)
– DSS, festék cellák (Dye sensitized photochemical materials, Gratzel cell)
– Festékérzékenyített napelem (DSSC, dye sensitized solar cell)
*Megjegyzés: Egy emberi hajszál mintegy 60-80 mikron vastag. (1 mikron= 10-6 m)
A VÉKONYRÉTEG TECHNOLÓGIA TÉRHÓDÍTÁSA
Korábban a szelet alapú napelem cellákból készült napelemek uralták a piacot, de erős volt a nyomás az árak csökkentésére. A drága szilícium anyagból 300-400 mikronos szeleteken alakították ki a napelem cellát, melynek azonban csak a felső, mintegy 1 mikronos része volt az aktív felület. A költségek és árak lefaragása itt kezdődött: egyre vékonyabb cellák születtek.
A vékonyrétek technológia (thin film technology) „nagy találmánya” az volt, hogy válasszunk egy olcsó hordozót (például üveget), és erre csak az aktív réteget vigyük fel gőzöléssel, füstszerű rétegben. Az integrált áramköri technológia akkor már rendelkezett ezekkel az eljárásokkal, így az egyes lépéseket„már csak” adaptálni kellett. (2-es és 3-as ábra).
A VÉKONYRÉTEG TECHNOLÓGIA ELŐNYEI:
– Az aktív réteg igen csekély vastagságú: 0,6-1 mikron
– Csak annyi anyagot viszünk fel, amennyi kell – anyaghulladék alig van
– Alacsony hőmérsékleten gyártható a napelem
– Nincs hulladék
– Folyamatos gyártást tesz lehetővé
– Többletenergiát képes nyújtani (szórt fény hasznosítása miatt)
– Árnyéktűrő napelem készíthető
Ebben az időszakban már nemcsak szilíciumalapú napelemek készültek, hanem megjelentek az alap-technológia továbbfejlesztett tagjai is: kádmium-tellurid (CdTe), és CIGS (CIS, réz–indium–diseleneid) napelemek is. 2003-ban a technológia díjat is nyert és nemcsak a szépsége miatt: a vékonyréteg napelemek fajlagosan jobb energia átalakító képességgel rendelkeznek, mint szelet alapú rokonaik. (És ez azóta is igaz!)
A II. GENERÁCIÓS NAPELEMEK FŐBB TECHNOLÓGIAI JELLEMZŐI:
– Még mindig szilícium alapon készülnek
– Költségek csökkentése (kisebb anyagfelhasználás, kevesebb hulladék)
– Vékonyabb cellák (a korábbi 400 mikronos vastagság 200 mikronra csökkent)
– Vékonyréteg technológia megjeneése (1 -2 mikronos aktív réteg)
– Részben még félvezető technikai megmunkálás (vegyes)
– „Hibrid” – házasított technológiák (mikromorf)
– Üveg-üveg vagy üveg–műanyag lezárás
– HIBÁK feltárása fokozott figyelmet kap
– Megszülettek a nemzetközi szabványok
– Megjelenik a biokémia (komplex organikus vegyületek)
– Új fogalmakat vezet be a napelem ipar
– A KVANTUMFIZIKA szerepe az elméleti működés megértésében
A napelemek második generációja teljesen átformálta az ipart. A korábban megszokott fogalmakat újra kellett értelmezni, illetve számtalan új fogalommal kellett megismerkedni. Cikksorozatunk következő részében ezeket vesszük sorra.
Recent Comments