Hogyan működik egy napelem rendszer?

Napelem segítségével a Napból érkező fényt alakítjuk át villamos energiává háztartási készülékeink számára. Egy napelemes rendszer egyik legfontosabb része maga a napelem, amelyben a félvezető (leggyakrabban kristályos szilícium) villamos energiát képes biztosítani a fény gerjesztő hatásának köszönhetően. A ma legelterjedtebben használatos csoportosítás szerint beszélhetünk kristályos napelemről és vékonyréteg napelemekről. A kristályos napelemekben nagy szilíciumkristályok vannak vékony szeletekre vágva (ezeket hívják celláknak), és ezek a cellák vannak villamosan összekötve egy alufólia-szerű vezetővel. Mindez egy alaplemezre van felragasztva, a tetején egy edzett üveggel, légmentesen laminálva és rendszerint egy alumíniumkerettel bekeretezve. A kristályos napelemek közül létezik monokristályos napelem és polykristályos napelem, a felszeletelt kristály szerkezetétől függően.
 A monokristályos napelemek hatásfoka a legjobb (14-18%), a polykristályos napelemeké 12-15%, míg a vékonyréteg napelemek hatásfoka 5-8% között mozog. Léteznek ennél jóval jobb hatásfokkal rendelkező napelemek, de mi a jelenlegi kereskedelmi forgalomban előforduló típusokról beszélünk.

 A legolcsóbb és legújabb technológia a vékonyréteg napelem. Ezeknél valamilyen hordozóra (leggyakrabban üvegre, vagy vékony acéllemezre) viszik fel a félvezetőt néhány mikronos rétegben, ezért hívják vékony-réteg technológiának. Az elkészült félvezető rétegre aztán mehet valamilyen fedés, ami legtöbbször üveg, vagy valamilyen műanyag. Ilyen módon lehet hajlékony, vagy átlátszó napelemeket is csinálni, ami nagyban növeli a felhasználás lehetőségeit. A vékony-réteg napelemek közül jelenleg az amorf-szilícium (a-Si) félvezetős a legelterjedtebb (olcsó a kadmium-tellurid (Cd-Te) is, de tudni kell, hogy a kadmium erősen mérgező, élettartama lejártával környezetszennyező hulladékká válik). A vékony-réteg napelemek fajlagosan a legolcsóbbak, de nagyobb felületre is van szükség belőlük, a gyengébb hatásfokuk miatt (5-8%). Azonban még korai lenne leírni ezeket a napelemeket, mert rengeteg előnyük van a kristályos napelemekkel összehasonlítva! Kevésbé érzékenyek a melegedésre, szélesebb fényspektrumot tudnak hasznosítani, már szórt fénynél is működnek, szép homogén a felületük, ami fontos lehet esztétikai szempontból, valamint lehet hajlékony vagy átlátszó kivitelben is készíteni, ami építészeti, vagy egyéb praktikus szempontokból sokszor érdekes lehet. Ráadásul itt van a küszöbön a CIS, vagy CIGS napelem, ami szintén vékony-réteg, annak minden előnyével de már a polykristályos napelemek hatásfokával.
Mindenesetre a fejlesztés folyik, vannak már szerves napelemek, műanyag napelemek és még sok érdekes dolog, de a piacon jelenleg a fent említett fajtákkal találkozhatunk.

 Most elérkeztünk a napelem rendszer másik legfontosabb részéhez, az inverterhez. A napelemből érkező elektronokat vezetéken egy elektronikus átalakítóhoz, az inverterhez vezetjük. Az inverter feladata, hogy a napelemből érkező egyenáramot olyan váltóárammá alakítsa, amit a háztartásban használunk, illetve amit be tudunk táplálni az elektromos hálózatba. Olyan felhasználó esetén, ahol van vezetékes áram, nem szükséges a napból érkező energiát akkumulátorban tárolni, mert lehetőség van az áram közüzemi hálózatba történő visszatáplálására. A visszatáplált energia mennyiségét mérik és időszakonként elszámolnak vele. Jelenleg Magyarországon éves periódusú az elszámolás. Amennyiben napelem rendszerünk teljesítménye nem haladja meg az 45kW-ot, úgy az áramszolgáltató ugyanazon az áron veszi tőlünk vissza az elektromos áramot, mint amennyiért ő adja nekünk, ha nem lépjük túl saját fogyasztásunkat s nekünk csak a különbözetet kell megfizetnünk. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy napközben, amikor jellemzően nem vagyunk otthon, a napelem rendszer betáplál a hálózatba, este pedig mikor otthon vagyunk és a legtöbb energiát használjuk, de már nem süt a nap, egyszerűen elfogyasztjuk, a napközben napelem rendszerünk által megtermelt áramot, amit addig úgymond a közüzemi hálózatban tároltunk. Elszámoláskor mi csak azt a különbözetet fizetjük, amennyivel többet fogyasztottunk az általunk termelt energiamennyiségnél. Ha 45 KW feletti napelem rendszert telepítünk, ott már más szabályozás érvényes. Az áramszolgáltató átveszi tőlünk a teljes árammenniséget, s fizet is érte mondhatni nagykereskedelmi áron. A visszatáplálós rendszerekről részletesebben itt olvashat: