A napelem működése

Azt tudjuk, hogy mit csinál, de pontosan milyen elven működik a napelem rendszerünk? Hogyan és milyen körülmények között termel áramot nekünk? Nézzük meg!

A napelem vagy fotovillamos elem, amit az idegenes photo-voltaikus kifejezésből a magyar irodalom olykor PV elemnek is nevez, olyan szilárdtest eszköz, amely az elektromágneses sugárzást (fotonbefogást) közvetlenül villamos energiává alakítja.

Az energiaátalakítás alapja, hogy a sugárzás elnyelődésekor mozgásképes töltött részecskéket generál, amiket az eszközben az elektrokémiai potenciálok, illetve az elektron kilépési munkák különbözőségéből adódó beépített elektromos tér rendezett mozgásra kényszerít, vagyis elektromos áram jön létre. Ez a jelenség bármilyen megfelelő fényspektrummal rendelkező fényforrás esetén is lezajlik, nem szükséges kizárólagosan napfény.

A napelem cella két különböző, egymással összekapcsolt, vékony rétegű félvezető anyagot tartalmaz. Az egyik félvezető a p-típusú (pozitív) szennyezést, a másik az n-típusú (negatív) szennyezést kap. Ezek a félvezetők általában szilíciumból készülnek, de készülhetnek más anyagokból is.

A szilícium - stabilitásából adódóan - elméletileg korlátlan ideig változatlan marad, így igen alkalmas ilyen célokra történő alkalmazása.

Az n-típusú félvezetők kristályos szilíciumból készülnek, amelyet igen kis mennyiségű foszforral szennyeznek. A szennyezési eljárás által az anyag a rácskötésekben nem résztvevő szabad elektronokkal fog rendelkezni, és éppen ezért lesz ez a negatív félvezető. A p-típusú félvezetők is kristályos szilíciumból készülnek, melyet kis mennyiségű bórral szennyeznek, és ezáltal elektronhiány lép fel benne, és ezen elektronhiányok („lyukak”) miatt lesz a pozitív félvezető. A két ellentétes szennyezésű réteg összeillesztésénél a lyukak és az elektronok semlegesítődnek („rekombinálódnak”) s eközben közöttük feszültség jön létre.

A napelemre eső napfény energiával rendelkező részecskékből, fotonokból áll. Amikor a megfelelő hullámhosszúságú fény a napelemre esik – a pozitív-, és a negatív tartomány közötti semlegesített zónába nyelődik el–, akkor a fény fotonjai energiájukat átadják az anyagban az elektronoknak, amelyek szabaddá válnak, és vándorlásuk által vezetik az áramot. Az elektronok helyén az anyagban „lyukak” keletkeznek, amelyek szintén képesek elmozdulni. Amikor a fotonok gerjesztik az elektronokat, a kiugrott elektronok a negatív, a lyukak a pozitív oldal felé fognak áramolni, így jön létre az elektromos tér és az ebből adódó feszültség.

Napelem a réten
Napelem rendszer

Ha a napelemhez külső áramkört kapcsolunk, akkor a mozgó elektronok a félvezetőn át a cella tetején lévő fém csatlakozó felé áramolnak, míg a „lyukak” ellentétes irányba, a cella alján lévő fém csatlakozó felé, ahol feltöltődnek elektronokkal a külső áramkör másik oldaláról (a cella tetejéről). Ezt a feszültséget a belső elektromos mező (amely a p-n kapcsolódás helyén jön létre) termeli.

A napelem modulok által termelt áram egyenáram, amit, hogy a háztartásunkban is fel tudjuk használni szükségünk van egy speciális áramátalakítóra az úgynevezett invertere. Ez a szerkezet a napelem panelok által megtermelt egyenáramot átalakítja váltakozó árammá, 220v 50 Hz – ezáltal alkalmassá teszi azt az elektromos hálózatba való betáplálásra. 

A betáplált villamos energiát kétirányú oda-vissza számláló villamos mérőóra regisztrálja, hasonlóan az eddigi fogyasztásmérőhöz. Ennek a speciális mérőórának azonban két számsora van, egyik a napelemek által megtermelt, a másik a hálózatról elfogyasztott villamos energiát méri. A fogyasztást évenkénti leolvasással, szaldós módszerrel állapítják meg.

Gázkazánok javítása, szerelése, karbantartása Budapesten!

Gázkazán javítás

Gázkazánok javítása, szerelése, karbantartása Budapesten!

Magas szinten foglalkozunk fűtésszereléssel, ezen belül is a kazánokkal, cirkókkal. Fix árakkal dolgozunk, gyorsan kiszállunk, ráadásul garanciát adunk a munkánkra! Több évtizedes tapasztalat van már a hátunk mögött, számtalanszor oldottunk már meg komoly feladatokat, így biztos lehet, hogy ha minket választ, akkor nem fog csalódni.