Hogyan lehet karcsúsítani a napelemeket

A napfény minden dolog növekedéséhez és életéhez szükséges egyik tényező. Úgy tűnik, kimeríthetetlen. Ezért a napenergia a szélenergia és a vízenergia után a legoptimistább „jövő” energiaforrássá vált. A "jövő" előtag hozzáadásának oka az, hogy a napenergia még gyerekcipőben jár. És bár a napenergia-forrásoknak számos előnye van, a hazai napenergia-ipar a gyenge energiaátalakítási képességek és az erőforrások elégtelen kihasználása miatt feleslegben van.

A napenergia fejlődése valószínűleg a 19. század közepére tehető. Abban az időben a gőzenergia felhasználásának feltalálása elektromos energia előállítására ráébredt arra, hogy a hőenergia és az elektromos energia egymásba alakítható, és a napenergia a hőenergia előállításának legközvetlenebb forrása. A polgári piacon eddig valószínűleg a napelemeket használják a legszélesebb körben. Képesek elnyelni a napfényt és a napsugárzás energiáját közvetlenül vagy közvetve elektromos energiává alakítani a fotoelektromos vagy fotokémiai hatás révén.

A mai intelligens elektronikai termékek többsége újratölthető lítium akkumulátorokat használ. Különösen a mobil elektronikai eszközök, mivel könnyűek, hordozhatóak és számos alkalmazási funkcióval rendelkeznek, a felhasználókat a használat során nem korlátozzák a környezeti feltételek, a működési idő pedig hosszú. Ezért a lítium akkumulátorok váltak a leggyakoribb választássá az akkumulátor élettartamának gyengeségei ellenére.

A lítium akkumulátorokhoz képest a napelemek egyik hátránya nyilvánvaló, vagyis nem választható el a napfénytől. A napenergia elektromos energiává alakítása valós időben szinkronizálódik a napfénnyel. Ezért napenergiára csak nappal, vagy akár csak napsütéses napokon használható. A lítium akkumulátorokkal ellentétben azonban, amíg teljesen fel vannak töltve, teljesen megszabadíthatók az idő és a környezet korlátaitól, és rugalmasan használhatók.

Nehézségek a „leépítésben”napelemek

Mivel maguk a napelemek nem képesek elektromos energiát tárolni, ami nagyon nagy hiba a gyakorlati alkalmazásokban, a kutatók azzal az ötlettel álltak elő, hogy a napelemeket ultranagy kapacitású akkumulátorokkal kombinálják. Az ólom-savas akkumulátorok a napelemes energiaellátó rendszerek leggyakrabban használt típusai. Kategória nagy kapacitású akkumulátor. A két termék kombinációja az amúgy is meglehetősen nagy napelemet még "nagyobb"-ba teszi. Ha mobileszközökre szeretné alkalmazni, először át kell mennie a „leépítés” folyamatán.

Mivel az energiakonverziós ráta nem magas, a napelemek napfényfelülete általában nagy, ami az első komoly technikai nehézség, amellyel a "leépítés" során szembesülnek. A napenergia konverziós arányának jelenlegi határa körülbelül 24%. A drága napelem-gyártáshoz képest, hacsak nem használják nagy területen, praktikussága jelentősen csökken, nem beszélve a mobileszközökben való használatáról.

Mivel az energiaátalakítási arány nem magas, a napelemek napfényfelülete általában nagyobb.

Hogyan lehet "karcsúsítani" a napelemeket?

A napelemek és az újrahasznosítható lítium akkumulátorok kombinálása a tudományos kutatók egyik jelenlegi kutatási és fejlesztési iránya, egyben hatékony módja a napelemek mobilizálásának. A legelterjedtebb napelemes hordozható termék az energiabank. A fényenergiát elektromos energiává alakítva és a beépített lítium akkumulátorban tárolva a napelemes bank mobiltelefonok, digitális fényképezőgépek, táblagépek és egyéb termékek töltésére képes, ami energiatakarékos és környezetbarát is.

A valóban iparosodást megvalósítani képes napelemeket főként két kategóriába sorolják: az első kategória a kristályos szilícium cellák, ezen belül a polikristályos szilícium és a monokristályos szilícium cellák, amelyek a piaci részesedés több mint 80%-át teszik ki; a második kategória a vékonyréteg cellák, amelyeket tovább osztanak az Amorf szilícium cellák egyszerű eljárással és alacsony költséggel rendelkeznek, de hatékonyságuk alacsony, és a hanyatlás jelei mutatkoznak.

A vékonyrétegű napelemek mindössze néhány milliméter vastagok, hajlíthatók és összecsukhatók. Különféle anyagokat is használhatnak hordozóanyagként. A töltéshez közvetlenül lítium akkumulátorokhoz csatlakoztathatók, ami azt jelenti, hogy a napelemekből új, környezetbarát töltőket lehet fejleszteni. Még mindig nagyon lehetséges. Sőt, az ilyen típusú töltőket különböző formákban lehet bemutatni, így kényelmesebb a szállítása. Például egy iskolatáskára vagy ruhára akasztva feltöltheti a mobiltelefont, és az akkumulátor-élettartam problémája könnyen megoldható.

Sok fejlesztő ma már úgy gondolja, hogy a grafénből készült lítium akkumulátorok fontos áttörést jelentenek a mobil elektronikai eszközök akkumulátor-élettartam-problémáinak megoldásában. Ha a napelemek egységnyi területre jutó konverziós rátája hatékonyan javítható, akkor a mobil töltés bárhol és bármikor menő formája lesz a jövő energiaforrása. Tökéletes módja a kérdések alkalmazásának.

Összegzés: A napenergia a természet legbőkezűbb ajándéka, de a napenergia felhasználása még nem túl népszerű. Továbbra is gondok vannak a magas költségekkel és az alacsony átalakítási hatékonysággal a napenergia villamosenergia-termelésre való felhasználása során. Csak a napenergia egységnyi területre eső konverziós arányának hatékony növelésével tudjuk hatékonyan hasznosítani az energiát, és tökéletes átmenetet érhetünk el a napenergiáról az elektromos energiára. Addigra már nem lesz probléma a napelemek mobilitása.