Október végén zárult az a 2015 májusában indított, és mintegy 5 millió euróba került az Európai Unió által finanszírozott CPVMatch projekt, melyben a kilenc - német, olasz, spanyol és francia - kutatóintézet, illetve ipari cégek kutatómunkáját fogta össze a freiburgi Fraunhofer ISE. A cél egyértelmű volt: minden korábbinál nagyobb hatékonyságú napenergia panel prototípusát kellett kidolgozniuk.

A speciális k+f projekt lezárásaként kiadott hivatalos közlemény szerint új napenergia-konverziós hatékonysági csúcsot értek el azzal, hogy sikerült a hatásfokot 41,4 százalékos szintre emelni. Ez a bejelentés azonban nem csak azért érdekes, mert az ugyancsak német Insolight két évvel ezelőtti, 34 százalékos hatékonysági csúcsának megdöntését jelenti, hanem azért is, mert most először, nem az izolált körülményeket biztosító laboron, és a "pénz nem számít" alapon kísérletező, űrtechnológiát is beépítő fejlesztésen volt a hangsúly. Sokkal inkább azon, hogy a napelemipar meglévő technikai lehetőségeit figyelembe véve, a fókuszt a gyárthatóság és felhasználhatóság is megkapja.

Kapcsolódó

Vagyis: a kutatók már a projekt elején arra készültek, hogy a kifejlesztendő, ún. koncentrált napelem-rendszereknek (CPV) tömeggyártásra előkészített állapotig kell eljutniuk, mégpedig úgy, hogy versenyképesek lehessenek költségben és hatékonyságban is.

A feladványhoz a megoldókulcsot a nagy koncentrációjú fotovoltaikus (HCPV) rendszerek jelentették. A hagyományos napelemek és a (H)CPV rendszerek közti különbséget azzal a legegyszerűbb szemléltetni, hogy a napelemek ún. félvezető csomópontokat tartalmaznak, ezek nyelik el a fényt - vagyis alakítják át a fényt elektromos árammá. A hagyományos szilíciumcelláknak egyetlen ilyen csomópontjuk van, a CPV-knek viszont több, ráadásul a többszörös összeköttetésű cellákban több különböző anyagot használva ezek tovább többszörözhetők. A CPVMatch projektben új és költséghatékony módszereket fejlesztenek ki a négy csomópontú alapegységek előállítására.

Mennyit ér a 41,4 százalék?

A nyomottvizes atomerőművek hatásfokát a szakirodalom 30-37 százalékosra, a hagyományos gőzturbinás erőművekét 35-42 százalék közöttire teszi. A magyarországi erőműrendszer hatásfokát klasszikusan 35 százalék körülire teszik a szakemberek; igaz, azt is rendre kiemelik, hogy a legjobb hatásfokú gönyűi gázerőmű hatásfoka meghaladja az 59 százalékot.

A most kifejlesztett rendszer többcsatornás napelemekre épül, és a panel, illetve a modul közötti optikai kölcsönhatás jobb kihasználására koncentrál. Ez utóbbi jelentősége az, hogy az optikai lencsék a bejövő napfényt egy miniatűr napelemekre koncentrálják - gyakorlatilag egész nap, mivel a modulok mindegyike két tengelyes napkövető rendszerre van telepítve, hogy a lehető legtöbbet kihozzák a terület adottságaiból.  A kutatók a többlépcsős napelem megépítésével elérték, hogy a modul mérete 122 négyzetcentiméter legyen, hatásfoka pedig 41,4 százalék.

Andreas Bett, a Fraunhofer ISE igazgatója szerint a most publikált eredmények "előkészítik az utat a koncentrációs technológia további hatékonyságnöveléséhez". Úgy véli, hogy bár már most is a napelemek virágkorát éljük, de még óriási lehetőségeket rejt a különösen hatékony modultechnológia, ami "egyszerre csökkenti jelentősen az erőforrások felhasználását és növeli az energiaátalakításból származó fenntarthatóságot". Az új megoldás mindenhol jól jöhet ugyan, ahol napenergia hasznosításban gondolkodnak, de az valószínűtlen, hogy a most bemutatott modulok egyhamar megjelennek majd a háztetőkön. Közüzemi és üzemi, ipari szintű rendszerekbe építésük már inkább elképzelhető, mivel a méreteihez igazítva kiváló adottságot jelenthet a hagyományos napelemeknél lényegesen nagyobb hatékonyság és koncentráltság.