Mikortól lehet kapni azokat a Marsi viszonyokra is kifejleszetett napelemeket, amiket már egy ideje igérnek? Sehol nem találok róla infót.

Mit érnél vele itt a földön? Itt a földi viszonyokra kifejlesztett napelemek kellenek, amik szilícium alapúak. Ezek a leghatásosabbak az itteni fényviszonyok közt. A világűrben a műholdaknál megint másak a fényviszonyok, mivel a légkör elnyeli a spektrum UV részének nagyját, ezért ott germánium alapú napelemek vannak, mert ott az a hatásosabb. A marsi viszonyokra megint másfajta elemek a jók. Ha lehetne is valaha kereskedelmi forgalomban kapni marsi-napelemet, biztos lehidalnál az árától, mert egyedi kisszériás napelemek lennének. Amikor még a mostani szilícium napelemeket fejlesztgették, az első kisszériás napelemek darabjai kb 2,5-3 milló forintnyi dollárba kerültek (250Watt). Most már 30 ezerért kapsz ekkora teljesítményt, de ehhez az kellett, hogy tömegtermékké váljon, amit giga-napelemgyárak tucatjai fossanak.

Kik ígérték hol, mikor?

A napelem úgy működik, hogy a beeső foton elnyelődik az instabil elektronpályán, és kiszakítja a kötésből a többletenergia az elektront. A szabaddá vált elektront elvezetjük a cella felszínéről, majd a fogyasztókon munkára fogva veszít potenciáljából, és visszavezetjük a cella hátuljára. A cella hátuljáról visszavándorol előre, befogódik egy hiányos pályára, és újrakezdődik a ciklus az áramkörben. Ahhoz hogy ez működjön kell egy olyan anyag aminek a külső elektronhéja úgy működik mint egy olyan mérleghinta amit próbálsz egyensúlyba hozni, de ha leveszel az egyik oldalról egy téglát az túl sok, ha pedig visszarakod, akkor is sok, és csak egész téglával lehet súlyozni. Ezek az anyagok nem véletlenül ugyan azok, amikből a félvezetők is vannak, mert ott is szükség van a könnyen kiszakítható elektronokra: szilícium, gallium, germánium ,indium, arzén, stb. Mivel az elektronhéj hullámtermészetű, ezért csak bizonyos hullámhosszú fotonokat képes elnyelni, a rövidebb hullámhosszúak átmennek az atomon, a hosszabbak pedig lepattannak róla. Ezt hívjuk spektrális érzékenységnek, ami anyagspecifikus, mivel mindegyik elemnek egyedi az elektronszerkezete. Más spektrumú fény váltja ki a fotoelektromos hatást a szilíciumban, és más a germániumban. Persze ez nem egy éles vonalú határ, inkább egy meredek lefolyású görbe a spektrumban, mivel az elnyelődés valószínűségéről beszélhetünk. A különböző fényérzékeny anyagok ebből kifolyólag különböző spektrumú fényre érzékenyek, de az elnyelési görbék közt lényeges átfedések lehetnek. A napból érkező energia (foton) eloszlása egy szép ideális Kirchoff görbe, ami kizárólag a naphőmérséklettől függ, és a maximuma a látható zöld fény környékén van. De ez csak a világűrben igaz, mert a légkör erősen elnyeli a spektrum egy részét. A szilíciummal több okból is hatalmas mákunk van, mivel a spektrális érzékenységének maximuma a látható fény maximuma környékén van, ezért tudunk belőle viszonylag jó hatásfokú napelemet csinálni itt a földön, másrészről rogyásig van belőle, a földkéreg második leggyakoribb összetevője. Ha jól tudom a napsugárzás állandója a földön max 1000 W/m2, a légkörön túl, pedig 1360 W/m2, és állandó. Ez azt jelenti, hogy majd 40% energiát elnyel a légkör, és ezt nem egyenletesen teszi, hanem úgy, hogy az UV tartomány szinte teljes egészét elnyeli, és a látható fénynek csak kis töredékét. Ha olyan spektrumra készítenek napelemet ami érzékeny az UV-re is, akkor fajlagosan több energiát lehet kiszedni az űrben, mivel ott "szélesebb" elnyelési görbéből lehet gazdálkodni.. Ezen a technológián alapult a negyedik generációs vékony-film napelem kifejlesztése is, ahol a szilícium mellé nyomtak galliumot, indiumot, arzént is. Az első generációs szilícium vékonyfilmeknél 3-4% volt a hatásfok, ezeknél felmentek 13-14%-ig, és azt mondták, hogy az északi borúsabb tájakon jobban hoznak mint a kristályos szilíciumok, mivel összeszedik a nem látható spektrumot is. Pár éve viszont megállt a gyártás, mert már drágábbak lettek mint a kristályos napelemek, és a gyártást is ki kellett szervezni minél messzebbre európától, annyira környezetszennyező volt. Az se használt a versenyképességnek, hogy tele volt a napelem mindenféle egzotikus drága alapanyaggal, míg a tiszta szilícium filléres nyersanyag. Én azért bemutatóra elraktam egy csúcspéldányt, annyira gyönyörűen nézett ki.