Ahhoz, hogy az ember tájékozott döntést tudjon hozni az energiafogyasztásával kapcsolatban, nem árt, ha tisztában van azzal, hogy a különböző lehetőségek egészen pontosan mi alapján is működnek. A napenergiáról például tudjuk, hogy nagyjából hogyan jön létre – de vajon azzal hányan vannak tisztában, hogyan is működnek tulajdonképpen a szolárpanelek?

Képek forrása: Pixabay

A szolárpanelek kisebb egységekből, úgynevezett napelemcelllákból állnak össze. A cellák alkotóeleme a fényre érzékeny félvezető szilícium, ami a második leggyakoribb elem a bolygón. Pontosan a szilícium miatt kapja egyébként a napelemgyártás a legtöbb kritikát: ezt az elemet ugyanis egyelőre nem lehet környezetbarát módon bányászni, ami azt jelenti, hogy hiába zöld az energia, ami a napelemmel termelődik, azért mégiscsak van szénlábnyoma az eszköz létrehozásának.

Forrás: Youtube.com / TED-Ed

A napelemcellában a félvezető szilikonkristály vezető rétegek közé ékelődik. Mindegyik szilíciumatom négy erős kötéssel kapcsolódik a szomszédjához, ez tartja az elektronokat a helyükön, ami viszont azt is jelentené, hogy nem túl hatékony az elektromos áram vezetésében. Csakhogy a napelemekben kétféle szilícium található: n-típusú és p-típusú, előbbinek vannak felesleges elektronjai, utóbbinak pedig üres helyei, ahová ezek az elektronok mozoghatnak. Ahol ez a két szilíciumféle találkozik, ott az elektronok átjuthatnak az üres helyekre, így az egyik oldal pozitív töltésű, a másik pedig negatív töltésű lesz.

A Nap fényére úgy érdemes gondolni, mint a napelem felé rohanó részecskékre, amiket fotonoknak nevezünk. Ha egy foton megfelelő erővel éri el a napelemcellát, akkor az a szilíciumban egy elektront kilökhet a helyéről, ami szabadon vándorolhat, ahogy a pozitív töltésű lyuk is elmozoghat. Mindkettő egy irányba halad csak azonban: az elektron az n-szilíciumhoz, a lyuk pedig a p-szilíciumhoz húz.

A mozgó elektronok elérik a vezető réteget, amik közé a szilícium beékelődik, és elektromos áram jön létre. A vezető rétegben az elektronok mozognak, így adják az energiát.

Minden szolárcella csak fél voltnyi áramot tud termelni, de egy napelemen általában több ilyen található. Így már megéri üzemeltetni, hiszen gyárt annyi áramot, amivel egy háztartás akár magában működni is képes. 12 fotovoltaikus sejtre van szükség ahhoz, hogy egy okostelefont fel lehessen tölteni.

A szolárcellák azért használhatók évtizedekig, mert nincs, ami kimerüljön bennük: az elektronok oda térnek vissza a vezető rétegben megtett útjuk után, ahonnan jöttek, nincs, ami elhasználódna. Ezért is olyan jó megoldás a napelem a megújuló energia felhasználására.