A napelem modul felépítése

Az egyik fő csoport a monokristályos napelemek, amelyek bár drágábbak a polikristályosnál, de hatékonyabbak is. A legmodernebb panelek hatásfoka elérheti akár a 19%-ot, míg laboratóriumi körülmények között ez a szám felmehet akár 25%-ig is. E tekintetben létezik egy elméleti határ is, amely egy elképesztő 33,7% hatásfokot mutat az egy p-n átmenettel bíró napelem rendszereket tekintve. A monokristályos cellákhoz a szilíciumot húzzák, így a szilíciumból egy henger alakú tömböt kapunk (mono, azaz “egy” kristály), amelyből cellákat vágnak.

A másik fő csoportba a polikristályos napelemek tartoznak, amelyek bár olcsóbbak a monokristályosnál, de a hatékonyságukat illetően alulmaradnak, ugyanis egy körülbelüli 16 %-os hatásfokra képesek. A reggeli, esti és szórt fényt is viszonylag jó hatásfokkal tudja felhasználni. A polikristályos cellákhoz a szilíciumot négyszögletes alakú tömbbe öntik, miközben a szilícium több kristályban dermed meg (poli, azaz “több” kristály) és szintén ebből vágnak cellákat.

Megemlíthetjük még az amorf napelemet, az amorf vékony rétegű technológia esetében nem szilícium tömbökből vágnak cellákat, hanem egy hordozó felületre viszik fel azt, lecsapatásos módszerrel. A hordozó felület általában nagyszilárdságú üveg, de lehet pl. egy hajlékony anyag is. 

A harmadik esetben alkalmazott technológia hatásfoka, azaz a napenergia elektromos árammá alakító képessége 5-10%, ami jelentősen elmarad a kristályos megoldástól, de jobban tűri a hőt, így az egyenlítő környéki naperőmű mezők kialakításánál jobb választás, továbbá más felhasználási lehetőséget is hordoz magában, pl. hajlékony napelem.

A napelem cella önmagában eléggé sérülékeny, törékeny lap, amely anyagában leginkább az üveghez hasonlít, alapanyaga leggyakrabban szilícium. A gyártási folyamata nagyon energiaigényes, többszöri hőkezelés és felületi kezelések után lesznek meg azok a fizikai tulajdonságai, amelyek alkalmassá teszik villamos energia előállítására. 

A napelemben a napelem cella ára fajlagosan a legmagasabb a többi alkotórészhez képest.

A napelem táblában teljesítménytől függően több cella van sorba kapcsolva, vékony ónnal befuttatott rézszállal összeforrasztva. A napelem cellák fényáteresztő ragasztórétegbe vannak ágyazva alulról és felülről, a cellák fölé pedig nagy szilárdságú üveglap kerül. 

A napelemek felületén biztonsági üveg van, melyek általában 5400 Pa felületi nyomást is kibírnak (ez kb. 550 kg/m2-nek felel meg). Lényegesen nagyobb az ellenálló-képességük, mint pl. egy tetőablaknak: ellenállnak akár 2,5-5 cm-es jégnek is, a beesési szögtől függően.

A napelem cellákat alulról fényvisszaverő réteg támasztja. Mindez egy az időjárásnak ellenálló alumínium keretbe kerül, a széleket, illetve a csatlakozót vízhatlan ragasztóréteggel töltik ki.