Napelem

A napenergiával összefüggésben a sztring olyan napelemmodulok elrendezését jelenti, amelyek elektromosan összekötve egy áramkört alkotnak.

A modulok a stringben általában azonos teljesítményűek, és a kimenő feszültség növelése érdekében soros kapcsolásban vannak elhelyezve. Egy string több modulból állhat, és egy inverterhez van csatlakoztatva, amely a string egyenáramú kimenetét váltakozó áramúvá alakítja át az otthonokban vagy épületekben történő felhasználásra.

A nagyobb teljesítményű inverterek több sztringet is fogadhatnak, míg a kisebb inverterek egy sztringre korlátozódnak.

Az STC (szabványos vizsgálati feltételek) a napelemek teljesítményének mérésére használt feltételek összességét jelenti. Ezek a feltételek közé tartozik a 25 °C-os modulhőmérséklet, az 1,5-ös légtömeg és az 1000 watt/négyzetméter besugárzás. E szabványosított vizsgálati feltételek alkalmazásának célja, hogy lehetővé tegye a különböző gyártók napelemeinek pontos összehasonlítását.

1,5-ös légtömeg esetén a napsugarak másfélszer akkora légkörön haladnak keresztül, mint amikor a nap közvetlenül a fejünk felett áll. Ezt tekintik annak az átlagos légkörmennyiségnek, amellyel a napelemek egy nap folyamán találkoznak. A 25 °C-os modulhőmérséklet az a hőmérséklet, amelyen a napelemet tesztelik, és ezt a hőmérsékletet a panel hőmérséklet-szabályozott környezetben tartásával tartják fenn.

Az 1000 watt/négyzetméter besugárzási teljesítmény arra az energiamennyiségre utal, amelyet a Nap egységnyi területre vetítve szolgáltat. Ez megegyezik azzal az energiamennyiséggel, amelyet a Nap egy tiszta napon délben biztosítana, amikor a Nap közvetlenül a fejünk felett áll.

E szabványosított vizsgálati feltételek alkalmazásával a napelemgyártók pontos információkat tudnak szolgáltatni termékeik teljesítményéről, lehetővé téve a fogyasztók számára, hogy megalapozott döntéseket hozzanak, amikor otthonuk vagy vállalkozásuk számára napelemeket választanak.

A napelemek hatékony telepítéséhez megbízható és stabil rögzítő rendszerekre van szükség, amelyek biztonságosan a helyükön tartják a napelemmodulokat, például lapos tetőkön vagy lejtős felületeken.

A rögzítőrendszereket úgy tervezték, hogy könnyen telepíthetők legyenek, és erős, stabil alapot biztosítsanak a napelemek számára. A rögzítőrendszerekhez használt anyagoknak korrózióállónak, tartósnak és esztétikusnak kell lenniük. Alapvető fontosságú, hogy a rögzítő rendszerek ellenálljanak az elmozdulásnak, és a napelemes rendszer élettartama alatt megőrizzék szerkezeti integritásukat.

A PV napelemek olyan készülékek, amelyek felhasználják a fotovoltaikus hatást a napenergia átalakítására villamos energiává.

Az átalakítás folyamata során a napelemek által felvett fényenergia elektromos árammá alakul, amelyet azonnal fel lehet használni. Egy tipikus 1 kWp (kilowatt peak) teljesítményű napelem panel 800-1000 kWh (kilowattóra) villamos energiát termel évente. A PV rendszerek több előnnyel is rendelkeznek, mint például hosszú élettartam, alacsony karbantartási költség és magas hatékonyság.

A "photovoltaic" vagy rövidítve "PV" kifejezés az angol nyelvből származik, és világszerte használatos az ilyen típusú napelemekre történő utaláskor.

PV, vagyis photovoltaic (fotovoltaikus) villamosenergia-termelés a fotoelektromos jelenségen alapul.

A technológia alkalmazásával napenergiát lehet átalakítani villamos energiává, amely rendkívül környezetbarát és megújuló energiaforrás. Az átalakítás során a napelemek által felvett fényenergia elektromos árammá alakul, amelyet a készülék azonnal hasznosítani tud. Az 1 kWp (kilowatt peak) teljesítményű napelemek általában 800-1000 kWh (kilowattóra) villamos energiát termelnek évente. A PV rendszerek előnye, hogy hosszú élettartamúak, karbantartásuk olcsó és a beépített napelemek nagy hatékonysággal működnek.

Az általánosan használt rövidítés, a PV szó gyakran a napenergiával működő elektromos rendszerekre utal, és a jövőben egyre inkább elterjedté válnak.

A polikristályos napelemek készítése során a szilíciumot több kristályba öntve, négyzet alakú blokkokat alkotnak.

Ezután ezeket a blokkokat ónszalaggal összekötik, majd felszeletelik. Bár a hatékonysága általában 13-18% között van, vannak olyan modellek is, amelyek akár 20%-os hatásfokot is elérnek, hasonlóan a monokristályos napelemekhez. A polikristályos panelek előnye, hogy nagyon jó képességgel rendelkeznek a szórt fény hasznosítására, ami különösen előnyös az északi országokban és a kevésbé napos területeken.

A gyártási költségek is alacsonyabbak lehetnek a monokristályos napelemekhez képest, így azoknak, akik alacsonyabb költségvetéssel rendelkeznek, a polikristályos napelemek lehetnek a jobb választás.

A PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) technológia egy olyan gyártási eljárás, amely növeli a napelemek hatékonyságát.

Azáltal, hogy a cella hátoldalára egy dielektromos alumínium vezető réteget helyeznek, a cellán áthaladó, fel nem használt fény visszaverődik és visszakerül az energiatermelési folyamatba, ami azonos felületen mintegy 6%-kal nagyobb hozamot eredményez. Emellett a technológia javítja a hosszú hullámok, köztük az 1000 nm-nél hosszabb hullámhosszúságú infravörös fénysugarak elnyelését, amelyek a hagyományos napelemekben általában visszaverődnek és elvesznek.

Ennek eredményeképpen a PERC napelemek alacsony fényintenzitású időszakokban, például hajnalban, szürkületkor vagy felhős napokon hatékonyabban hasznosítják ezeket a hosszabb hullámhosszú sugarakat, és a hagyományos napelemekhez képest nagyobb teljesítményt tudnak leadni.

A párhuzamos kapcsolás a napelemek vagy egyéb fotovoltaikus modulok összekapcsolásának egyik módszere, amely során a pozitív vezetékek pozitívhoz, a negatív vezetékek pedig negatívhoz csatlakoznak. Ez a fajta elrendezés növeli a rendszeren átfolyó áramot (A), miközben a feszültséget (V) azonos szinten tartja.

A NOCT, azaz normál üzemi cellahőmérséklet egy sor szabványos vizsgálati feltétel, amelyet a napelemek teljesítményének meghatározására használnak ellenőrzött laboratóriumi körülmények között.

Ezek a feltételek 800 W/m2 besugárzás, 1 m/s szélsebesség és 20 °C környezeti hőmérséklet. A napelemek elektromos paramétereit, például az áramot, a feszültséget és a teljesítményt a gyártók gyakran megadják a NOCT körülményekre vonatkozóan a modul adatlapján.

Egy napelem névleges teljesítménye azt a maximális teljesítményt jelenti, amelyet ideális körülmények között - jellemzően a napfény és a hőmérséklet meghatározott szintje mellett - képes megtermelni.

A napelem tényleges teljesítménye azonban különböző tényezőktől, például az időjárási viszonyoktól, az árnyékolástól és a panel szögétől függően változhat. Ezért fontos, hogy a névleges teljesítményt inkább irányadónak tekintse, mintsem a kimenő teljesítmény pontos ábrázolásának. A napelem tényleges teljesítménye speciális berendezésekkel mérhető, és általában wattban (W) fejezhető ki.