Úgy tudom, hogy a legjobb hatásfokú napelemek kb 20-22%-ak. Mi az oka, hogy nem lehetnek 100 %-os hatásfokúak? Lehet remélni, hogy majd egyszer a távoli jövőben elérik ezt?

100%-os hatásfoka nem lehet a napelemnek, sem most, sem később. Soha nem lesz képes rá, hogy a napfényből beérkező összes energiát elektromos energiává alakítsa, mindennemű veszteség nélkül. (de ez nem csak a napelemekre vonatkozik, más energiaátalakulások sem mehetnek végbe 100%-os hatásfokkal)

A hatásfok legnagyobb korlátját a Nap spektruma jelenti. Nagyon széles spektrumú a hozzánk eljutó napfény, viszont a napelemcellák p-n átmenete csak egy szűk energiatartományban működik jól, az ennél alacsonyabb vagy magasabb energiájú fotonok hatására nem történik töltésszétválasztás. Persze be lehet lőni úgy az átmeneteket, hogy szinte a teljes spektrumot lefedjék, viszont a félvezetőtechnika jelenlegi állapota szerint piszok drága olyan félvezető elemeket gyártani, amelyekben többféle átmenet egyszerre van jelen.

Az 50%-os hatásokú napelem már létezik, viszont nagyon drága , egyrészt az anyaga miatt (főleg Gallium-Arzenid egykristály) illetve a gyártási technológia miatt.

Az 50% vagy annál nagyobb hatásfok csak fénykoncentrátoros, és több P-N átmenetes napelemekkel valósítható meg. (megközelítik az 50%-ot)

link itt: [link]

"5" A koncentrátoros napelem egy parasztvakítás. Amit linkeltél, az egy harmadik generációs vékonyfilm napelem, ami normál körülmények mellett max 12-13% hatásfokú. Pár éve még szereltem az ebből létező csúcsmodellt,a SOLIBRO gyártotta. 500-1000 napfénykoncentrátorral felvitték a hatásfokát közel 90%-ra. Óriási teljesítmény 1000 X napfény=7 X teljesítmény. Ez kb az, amikor megmagyarázzák, hogy a vákuumcsöves napkollektornak a síkkollektorral szemben sokkal nagyobb a hatásfoka, bár ugyan akkora teljesítmény eléréséhez kétszer akkora felület kell neki.

A szilícium-kristályos napelem úgy néz ki egyeduralkodó lesz, mivel korlátlanul van szilícium, és olcsó, könnyen tömeg-gyártható. A hibrid vékonyfilm elemeknél azzal hogy többféle félvezetőt próbálnak integrálni a modulra nyilvánvalóan az a cél, hogy növeljék az elnyelt spektrumot, de ennek nagy az ára. Indium-Gallium-Germánium meg még mindenféle egzotikus nyersanyag, egyik sem olcsó, és nincs is belőlük sok. Ezeknek a paneloknak az előállítása pedig annyira környezetszennyező, hogy a gyárakat már kitelepítették Európából valahova Ázsiába, ott nincsenek szem előtt. Az érdekes az egészben az, hogy négy-öt éve már eldőlt, hogy a kristályos modul mellett labdába sem rúghat a vékonyfilm (annyira leestek a kristályos modul árak), nálunk meg éppen most akar valaki telepíteni egy ilyen gyárat. Biztos valahol van raktáron egy beládázott leszerelt gyártósor ócskavas-árban, és itthon jól el lehet kérni majd a felszereléséért egy csomó támogatást. Majd akkor esnek pofára, amikor nem veszi meg senki 50 ezerért a 100 Wattos moduljukat, mert 40 ezerért kap 270 Wattos kristályosat dupla élettartammal.

Még örülni lehet, a Peltier-elem hatásfoka még xarabb.

Olvastam nemrég valami cikket fénykatalizált vízbontásról, 70% körüli hatásfokkal. Persze az is csak az áramfelhasználásra nézve igaz, de energetikában nagy jövője lehet, ha a napelemek energiáját ilyen hatásfokkal tudnánk TÁROLNI hidrogén formájában, az jócskán kisegítené a napelemek viszonylag alacsony hatásfokát.

Amúgy persze, nem jó, hogy a napelem hatásfoka nem magasabb, de ne feledjük, hogy ez egy amúgy full veszteségbe menő energia, ebből bármi jobb a nullánál.

Kérdés, hogy a kérdező milyen hatásfokról beszél? Mert ma már megjelent egy olyan fogalom (néhány gyártónál és terméknél), hogy "gazdasági hatásfok". És úgy számolnak, hogy gazdaságilag nézik (pl. kazánnál, hogyha elégetnél benne x m3 gázt mennyi hőt tudna hasznosítani jelöljük Px-el, de az y cég kazánja Py-hőt, majd leírja, hogy az övék 105%-os mert Py/Px=1,05, lehet, hogy "gazdaságilag" ki is jön, de termodinamikailag lehetetlen). Láttam ilyen marketing bullshitben már napelemre is leírva 110%-os hatásfokot. Ott is nyilván egy másik termékhez mérték és abból jött ki, hogy az övék 110% (azaz 10%-al több energiát tud előállítani).

Ha ebből a megközelítésből nézem akkor kb. azt kéne mérni, hogy egy adott telepítési helyen várható összes energia (a napelem életciklusára, de legalább 5 évre) hány kWh. Majd megnézni, hogy mennyibe került a beruházás+karbantartás. És ebből kiszámolni, hogy 1kWh hány forintba került. Ha ez a szám kisebb, mint amiért most az ELMŰ/EON/bárki adja a villanyt megéri (esetleg befektetésként kalkulálva, hozzá számítva a hitelt/kamatot), ha ez a szám nagyobb akkor nem éri meg. Itt úgy gondolom sok értelme nincs termodinamikai hatásfokkal bajlódni, mert ott meg amit írtatok is elszállnak a költségek.