A nagy napelemgyártók kutatás-fejlesztési igazgatóit sokszor faggatják a napelemes hatékonyság várható fejlődéséről, és cellák új generációiról. Amikor Pierre Verlinden-t, a Trina Solar kutatási vezetőjét kérdezték, hogy „dolgoznak-e már a 3. generációs cellák fejlesztésén?”, akkor röviden csak ennyit válaszolt: „Nagyon elégedettek vagyunk az 1. generációs cellákkal, és még rengeteg előrelépési lehetőséget látunk ott is”. Nézzük, hogy igaza lehet-e.

Egy régi bejegyzésünkben már hosszan írtunk, hogy a napelemek hatékonysága sokszor túldimenzionált a számos tényező közül. Tulajdonképpen nincs komoly jelentősége a 14 vagy 18%-os hatékonyságnak abban, hogy a napelemek mindennapi életünk részévé válnak, és hogy meghatározó szerep vár rájuk a XXI. század energiatermelésében. Az árnak annál inkább.

De ha már lassan 5 éves az imént citált cikkünk, ideje talán megnézni, hogy merre haladtak a cella-fejlődési irányok, és hol tart most a kutatás-fejlesztés, megtörhet-e a szilícium immár 60 éves dominanciája a következő évtizedekben.

Nézzük először a laboratóriumi eredményeket, ahol a különböző kutatóintézetek és vezető cégek pénzt, drága alapanyagot, és kutatási órákat nem kímélve versenyeznek a legnagyobb hatásfokú cella címéért (kép forrása):

A fenti hatásfok-grafikonon egyébként színekkel is szépen szétválogatták a különböző cella-generációkat is:

1. generációs cellák (kék): szilícium alapú, főként poly- és monokristályos cellák. Ma az eladott napelemek  90% feletti részét ez a technológia adja.
2. generációs cellák (zöld): vékonyrétegű cellák, mint amorf-szilícium (aSi), CdTe, CIGS, CuGaSe cellák. A vékonyrétegű technológiákrólkülön cikkünk szólt, de a piaci összefoglaló 6 éves már a cikkben, így fontos kiegészíteni azzal, hogy a vékonyrétegű technológia nem tudta tartani növekedési ütemét. A 2010-ben kezdődött szilícium árcsökkenés (2006-os 450 dollár/kg-ról mára 20 dollár/kg-ra) óta jelentősen visszaesett a vékonyrétegű technológia piaci részesedése, nemhogy a várt növekedést hozta volna – egyszerűen elvesztette versenyképességét.
3. generációs cellák (lila és piros): többrétegű cellák (multi-junction cells) – ezek a lilával jelölt, speciális és nagyon drága cellák, ld később. A festék-alapú és organikus cellák is ide soroltak (pirossal jelölve), melyekről szintén írtunk korábban, kiegészítve, hogy itt se látszik az áttörés egyelőre.

A ma rekordot tartó, 44,6%-os hatékonyságú cella nagyon speciális, és így nagyon drága anyagok felhasználásával (platina, gallium, stb.), és még drágább folyamatok révén előállított, speciális, több vezető réteggel is rendelkező cella. A rekorder tesztelt változatának mérete pedig ekkora:

A tömeggyártásban közel sem minden kutatási eredmény tud majd helyet kapni, általában pont az alapanyagok magas ára, vagy ritkaságuk miatt, vagy mert az előállítási folyamat túl hosszú és drága. Kis szériában azonban már ma is lehet ilyen cellákat venni.

Például a fenti lila eredmények mellett jelzett, sok rekord beállítójánál, aBoeing-Spectrolab-nél lehet ilyeneket rendelni, még weboldaluk is van – de készüljünk, hogy egy kisebb NASA programhoz hasonló költségvetésű napelemes rendszerünk lesz így.

Egyelőre tehát nem történt érdemi változás az elmúlt 5 évben, sőt, még az akkor várt 2. generációs vékonyrétegű technológia se tudta hozni a várt növekedési ütemét. A 3. generáció pedig, ahogy a bevezetőben olvastuk, még bevezetési fázisban sincs a tömeggyártásban.

Ahogy az amerikai MIT nagyszerű, idei riportja a várható napelemes trendekről megfogalmazta: nem várható forradalmi változás a következő 15-20 évben a napelemes technológiákban. Marad a jó öreg szilícium kristályos cella, mint a leggyakoribb megoldás 2030-ig. Talán egy picit növekvő hatékonysággal.

forrás: napelemek.blog.hu