Meddig terjeszthetjük ki a napelemek hatékonyságának határait?
A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) előrejelzése szerint 2030-ra a napelemek válhatnak a világ legfőbb megújuló energiaforrásává. A napenergia-termelési kapacitás növekedése a következő években várhatóan felgyorsul, köszönhetően a csökkenő költségeknek, a kedvező klímapolitikai intézkedéseknek, valamint a technológiai újítások széles körű elterjedésének.
A napenergia diadalmenetét elsősorban a fotovoltaikus modulok árának csökkenése hajtja, ami a napelemgyártás elmúlt években bekövetkező, jelentős felfutásának eredménye, amelyben Kína játszotta a vezető szerepet. 2024 végére a globális gyártási kapacitás eléri majd az 1100 gigawattot, ami több mint kétszerese a várt keresletnek. A túltermelés következtében 2023 elejéhez képest kevesebb mint felére csökkent a napelemmodulok ára, és ha az iparág sikeresen navigálja át magát a gazdasági és geopolitikai aknákon, nemsokára a napenergia válhat az emberiség legfontosabb energiaforrásává.
A napfény elektromos energiává alakítása a napelemek által egy lenyűgöző folyamat, amelyben a félvezetők kulcsszerepet játszanak. A napelemekben található félvezetők, mint például a szilícium, képesek arra, hogy a napfényből származó fotonokat elnyeljék, és ennek következtében elektronokat mozgassanak meg, így létrehozva az elektromos áramot. A napelemek kezdeti fejlesztése főként a világűrkutatás igényeihez köthető, amikor a műholdak és űrszondák energiaellátásához keresett megoldásokat a tudományos közösség. Manapság a megújuló energiaforrások iránti kereslet, a klímaváltozás elleni küzdelem, valamint az energiatakarékosság iránti fokozott figyelem motiválja a napelemek fejlődését. A napelemek két fő típusa, az egykristályos és a multikristályos napelemek, között lényeges különbségek vannak. Az egykristályos napelemek egyetlen, homogén szilíciumkristályból készülnek, ami általában magasabb hatékonyságot és hosszabb élettartamot biztosít. Ezzel szemben a multikristályos napelemek több szilíciumkristályból állnak, ami viszont költséghatékonyabb gyártást eredményez, de általában alacsonyabb hatékonyságot jelent. A szilíciumalapú napelemek gyártása során a szilíciumot megolvasztják és formázzák, majd vékony lemezeket vágnak belőle. A gyártók az utóbbi évtizedekben számos innovációval tudták növelni a hatékonyságot, például a felületkezelés és az antireflektáló bevonatok alkalmazásával, valamint a cellák belső struktúrájának optimalizálásával, így elérve a 25%-os hatékonyságot. A nem szilíciumalapú technológiák, mint például a perovszkit alapú napelemek, szintén jelentős potenciált rejtenek magukban. Ezek a technológiák ígéretesek a gyártási költségek csökkentése és a hatékonyság növelése szempontjából, így a jövő energiapolitikájában kiemelt szerepet játszhatnak. Az innovációk és a kutatások folytatásával a napenergia még szélesebb körű elterjedése várható.
A legfrissebb Qubit podcast epizódjában izgalmas válaszokat kerestünk, miközben Korsós Ferenc, a Semilab Zrt. senior alkalmazás fejlesztő kutatója volt a vendégünk. A beszélgetést Tóth András, a Qubit újságírója irányította, és rengeteg érdekes információt osztottunk meg a hallgatókkal.
