Napelem fejlődése

Hetente felröppen egy-egy hír a napelemes cégek szorgos PR-osai és marketingesek jóvoltából, hogy újabb világrekord dőlt meg és most aztán kérem itt a forradalom a napelem technológiában. Ezeket a híreket néha felkapja a Reuters, AFP egy-egy unatkozó (és a témában nem túl járatos) szerkesztője, és már körbe is járta a sztori a világsajtót. Ehavi példaként itt van egy (alig értelmezhető, hogy mi az eljárás lényege és technológiája).

Erről eszembe szokott jutni egy kedves történet: egy napelem technológiáról és gyártásról folyó tárgyaláson a másik fél technológiai szakértőjének, Dr. Julio Bragagnolonak a véleményét kérték egy hasonló bejelentés kapcsán, ami világrekordot és olcsó gyártási eljárást ígért – és most akkor halasszák-e el a befektetést a gyártási oldalon.

Ő mosolyogva mesélte, hogy amikor a hetvenes években elkezdett vékonyrétegű napelem technológiával foglalkozni, akkor 3% volt a vékonyréteg csúcsa az amorf szilícium napelemeknél. Ez a nyolcvanas évekre 4%-ra, a kilencvenes évekre 5%-ra, 2000 elejére 6%-ra, ma 7-8%-on tart. Azaz kb. 10 évente 1% javulás. Hol itt a forradalom, kérem? – kérdezte.

Valójában mindenki a napelem hatásfokának növelésén dolgozik, és ha az ember komolyabban követi a napelemes híreket, akkor tulajdonképpen az a nehéz feladat, hogy olyan gyártót találjon a több százból, aki idén mégnem adott ki sajtóközleményt hatásfok növelésről. S ha összevetjük, hogy számos technológia verseng a napelemes piacon, akkor nem meglepő, hogy félévente ismétlődő ciklusban jelennek meg az ezzel kapcsolatos közlemények.

De mit jelent ez a gyakorlatban? Fontos kiemelni, hogy az általában a komoly kutatóintézetek méréseivel alátámasztott rekord hatásfokok nem forgalomban kapható termékek, hanem a gyártók és fejlesztő cégek laborjában fejlesztett kisméretű minták. Ráadásul azok közül is a válogatott, kiemelkedően jól sikerült darabok – a több száz vagy ezer sikertelen mintát nem küldik el a költséges bevizsgálásra.

A kristályos moduloknál ezek jellemzően egy-egy cella (amiből egy átlagos, 220W-os napelemben 60 is van). Vékonyrétegű napelemnél pedig sokszor az egész bevont panelből vágnak ki egy kis mintát – jellemzően ott, ahol a legjobban sikerült a leválasztás.

Természetesen ezek az eredmények nem öncélúak, hosszú távon bekerülnek a tömeggyártásba és a végén növelik a kereskedelemben kapható modulok hatásfokát is. Csak nem drámaian, sőt, napelemek esetén meglehetősen lassan. Mert a fenti történeten túl a kristályos moduloknál is hasonló „forradalom” volt: az első, 6%-os kristályos napelemek után a 80-as években 8-9%, a 90-es években 10-11%-os hatásfok volt az átlagos, ma 13-14%-os a legtöbb forgalmazott kristályos modul. És még várható fejlődés, hiszen a kristályos celláknál az elméleti határ 28-30% a szilícium elektronikai jellemzői miatt. De ezt még laboratóriumi cellákkal se lehet majd elérni, bármilyen drága eljárással sem.

És itt a lényeg: egészen más a tömeggyártás, mint a laboratóriumban előállított kis minta, főként a költségek miatt. Például a vékonyrétegű gyártásban jól ismert, hogy ha a hátsó visszaverő rétegként  alumínium helyett ezüstöt visznek fel, az önmagában legalább plusz 1%-ot jelent. Az alumínium és az ezüst ára közti különbség miatt viszont senkinek se kell sokáig magyarázni, hogy ez az eljárás miért nem lett és nem is lesz általános tömeggyártásban.

Ráadásul a PV-szektor konzervatív: egy-egy új technológia megjelenése után sok év, néha évtized kell, mire az kereskedelmi termékké lesz – ld. például a CdTE technológiát, ami 80-as évektől gyártásban van, de csak 2003-ban installálták az első nagy erőműveket ezekkel a modulokkal. A lassú befogadás oka a napelemek hosszú életkorával függ össze: egy-egy újításnak nem csak nagy hatásfokúnak kell lennie, nem csak olcsón kell hogy előállítható legyen, és az alapanyagoknak bőségesen kell rendelkezésre állni, de ha mindezeknek is megfelelt, akkor igazolni kell, hogy a megoldás 20-25 évig működőképes is marad. Különben inkább a már bizonyított technológiákba teszi az ember (és a bank) a pénzét. Emiatt az új megoldások lassan kerülnek piacra.

Mindezzel nem azt akarom mondani, hogy nincs, vagy lassú lenne a fejlődés. Sőt. Az igazi áttörés és forradalmi változás a napelemes technológiában itt történik a szemünk előtt: némelyik gyártó évi 1,7 GW-os kapacitását (=paksi atomerőmű) duplázni fogja 2012-ig. A nagy kínai napelem gyártók szintén évi 50-70%-kal nőnek. Ez a tömeggyártás és annak hallatlan, lassan 10 éve tartó lendülete, ez az igazi áttörés. Mert ennek nyomán egyre elérhetőbbé válik a napelem az európai középrétegek számára – és néhány évtizeden belül az egész világ számára is.

Ahogy a közlekedésben Karl Benz első autója forradalmi volt, mégis Henry Ford tette az autót mindenkiévé, úgy, hogy megteremtette a tömegtermelést az autóiparban. A számítástechnikában sem az 50-es évek ős- és óriásgépei hoztak áttörést, hanem az első személyi számítógépek, amik elfértek egy íróasztalon, majd a családok is megengedhették maguknak. És legfőképp, hogy ezzel az autó és a számítógép a mindennapok részei lettek.

Most ilyen forradalom előtt állunk az energetikában, a megújuló energiák válhatnak mindennapi életünk és a lakóházaink részévé. Megtermelhetjük saját energia felhasználásunkat, ráadásul nem is nagy füstfelhők közepén. Ez az igazi változás, és a tömegtermeléssel elérhető árhoz közelít a napelem. De a következő 5-10 évben (ha nem tovább) a leggyakrabban installált napelem ugyanúgy 13-16% közötti kristályos modulok lesznek – azaz a legrégebbi, több évtizeted technológia. Csak megfizethető áron, magunk termelhetjük meg áramunk jó részét. Ez tényleg órási változás lesz.

Ezen túl pedig fejlődési (és így újabb sajtómegjelenési) lehetőség mindig lesz a napelemeknél, hiszen nagyon, de tényleg nagyon messze van még a 100%-os hatásfok.

 

Forrás: napelemek.blog.hu