Az már mindenki számára világos, hogy a napelem panelek, cellák a Nap fényét használva fejlesztenek elektromosságot.

De mi köze egymáshoz a fénynek és az elektromosságnak?

Tulajdonképpen nagyon is hasonlóak egymáshoz, ugyanis a napsugárzás elektromágneses sugárzás is egyben, és ezt használja fel a napelem-technológia. A fény az egyik leglenyűgözőbb fizikai tényező, ami csak megtalálható univerzumunkban. Egyszerre viselkedik sugárzásként, hullámként, és mégis részecskékből, fotonokból áll.

A hullám egy érdekes jelenség, ugyanis a hosszától függően van hatással a környezetére. Hullám közvetíti a rádióadást, melegíti fel a mikróban az ételünket, és látja el kellemes meleggel a lakásunkat. Sőt, a hullámoknak a látásunkhoz is köze van, ugyanis a fény hullámhossza határozza meg, hogy a dolgokat milyen színűnek látjuk – hogy pontosabbak legyünk: hogy a tárgyak, dolgok a látható fénynek melyik hullámhosszát verik vissza.

Mert van ugye nem látható tartománya is, ezt infravörösnek, azaz vörös alattinak, vagy ultraibolyának, azaz ibolyán túlinak nevezzük. Az infravörös hullámtartomány már hőhatást is fejt ki, ezt érezzük, amikor orvosi lámpával melegítjük az arcunkat gyulladás esetén, valamint ennek köszönhető, hogy a hőmérő árnyékban is tud eredményt produkálni (és még sok egyéb dolgot).

Mindezek mellett, a Nap fényének elektromágneses sugárzása is van, ami a mi szempontunkból jelenleg a legfontosabb. Erről már itt írtunk korábban. A napelem-cellákba a védőüvegen keresztül beérkező sugárzás találkozik az ott található szilíciumréteggel, és elnyelődik, ezzel szabad elektronokat generálva. A félvezető szilíciumrétegben, illetve az alatta található vezető, közvetítő rétegben az elektronkilépés következtében elektromos tér keletkezik, ami a felszabadult elektronokat mozgásra kényszeríti, és már létre is jött az elektromosság.

Ehhez a jelenséghez nem feltétlenül szükséges napfény, bármilyen megfelelő spektrummal rendelkező fényforrás esetén működik. Ellenben a nap nem igényel plusz energiaforrást, és másfél óra alatt lesugározza a Földre az emberiség egész évre elegendő energiafedezetét.

A gond csak az, hogy ezt nem tudjuk még megfelelően kihasználni.

Az anyaghibákból, a beesési szögből, és még több tényezőből adódóan a jelenleg legszélesebb körben használt szilícium napelemek hatásfoka 11 és 18%-között mozog.

A fejlett, monokristályos napelemek már elég stabilan hozzák a legalább 18%-os hatékonyságot, laboratóriumi körülmények között azonban ez is 25%-ig volt feltornázható.

A lényeg, hogy a napelemek egyenáramot termelnek, viszonylag kis feszültséggel, ami viszont a számunkra közvetlenül még nem hasznosítható.

Itt jönnek képbe az inverterek!

Az inverter az egyik legfontosabb része a napelemes rendszernek, e nélkül nem is igazán lennénk képesek hasznosítani a létrejött elektromosságot. Mivel a cellák által előállított áram egyenáram, és az általunk használt háztartási berendezések, gépek, vagy azok adapterei váltóáramot használnak, így a közvetlen felhasználás nem lehetséges.

Az inverter az az eszköz napelemes rendszerek esetében, ami az egyenáramot a hálózatival megegyező váltóárammá alakítja. Ez többek között úgy lehetséges, hogy a készülékben lévő szenzorok folyamatosan figyelik az elektromos hálózatban mindenkor található áramot, és ahhoz igazítja az átalakított elektromosságot.

Így a végeredmény a szokványos 50 Hz frekvenciájú, 230 V-os feszültséggel rendelkező hálózati áram lesz, amelyet egyaránt lehet hasznosítani belső használatban, és a közműhálózatba is visszatáplálható.

Itt el is érkeztünk a következő sarkalatos ponthoz, ugyanis e két felhasználás különböző invertereket igényel: még ha a működésük hasonló is, a szerepük kissé eltér egymástól. A hálózatba tápláló és a sziget üzemű inverter közötti különbségről itt tudsz olvasni!