Napelem ismeretek

Nyomtat
Napelem, napelem-modul:
A napelemek olyan eszközök, amelyek a fénysugárzás energiáját közvetlenül villamos energiává képesek alakítani.
Az elektronikai alkatrészeket már ismerő szakemberek számára tény a foto-tranzisztor és annak működése. Röviden összefoglalva: ha a tranzisztor bázis – emitter diódáját fény éri, azaz fotonok csapódnak a dióda PN átmenetébe, azok szabad elektronokat indítanak meg. Ugyanez, a jelenség fény nélkül csak külső energia közlésével érhető el. Tehát a tranzisztor bázis – emitter diódájában, ami egy PN átmenet, a becsapódó fotonok hatására töltések mozdulnak el, ami azt jelenti, hogy a dióda anódján és katódján potenciálkülönbség, (feszültség) keletkezik.
Röviden: az úgynevezett fotoeffektus kihasználásával a napelemben a nap sugárzási energiája közvetlenül elektromos energiává alakul át.
A napelem is, hasonlóan egy félvezető PN átmenetből áll. Ez a napelem cella a fényerősségtől függően 0,5 – 1 Volt közötti feszültséget produkál, amely a cella méretétől függően maximálisan pár Amper-nyi árammal terhelhető. Ezt a cellát tulajdonképpen egy galvánelemhez lehet hasonlítani: üresjárati feszültségről, rövidzárási áramról beszélhetünk. Elektromos helyettesítő kapcsolása az 1. ábrán látható. A napelem cellák az áramgenerátoros üzemmódot szeretik, tehát nyugodtan rövidre lehet zárni őket.
Az Rs soros ellenállás fizikailag a félvezető tartományok ohmos ellenállása, amelyeken az áram átfolyva csökkenti a levehető feszültséget. Ez veszteséget okoz a teljesítményben, és melegíti a szerkezetet. A párhuzamos Rp átvezetési ellenállás modellezi azt, hogy a becsapódó fotonok hatására generált elektron-lyuk párok egy része már a napelemben rekombinálódhat. Ezen az ellenálláson fellépő teljesítmény szintén hővé alakul.
A kicsi üresjárati feszültség miatt a cellákat modulokban kapcsolják össze, akként hogy névleges 12 vagy 24 Voltos napelem-modulok jöjjenek létre. Egy 12 V névleges feszültségű 50 Watt teljesítmény leadására képes modul felülete: 1/2 m2. A jelenlegi technológiákkal / vastagrétegű és vékonyrétegű / gyártott cellákból épülő modulok hatásfoka 15-22%.
A napelem-modulok működéséhez fényre van szükség. Ezért borús, ködös időben is termel energiát, csak jóval kevesebbet a teljes megvilágításhoz képest.

Napelemes egyetemi jegyzet letöltése >>