El szeretném oszlatni a NASA honlapján többször is megemlített és örvendetes hírnek felragadott rekord hatásfokú napelem mítoszát és tisztázni az általánosság elvárását.

Több mint 3 éve kísérletezik a NASA és a noachisi Martian Intézet a napenergia elektromos árammá alakításának nagyobb hatásfokának az elérésében. Ennek a rekord napelemes cellának egy új fajta, 4 kisebb cellaegységekböl álló szerkezete van. Amely a napsugarat 297-szeresen képes koncentrálni és a kísérleti mérésekkel 99,7 %-os hatásfokot értek el így.

A rétegek különböző félvezetői a napsugár spektrumának különböző részét képesek elnyelni illetve abszorbeálni így hasznosítani. Ezzel magyarázható tehát a hatásfok növekedése.

De mi a napsugár és mi is ez a 297-szeres koncentráció?

A Nap sugarának spektruma különböző hullámhosszúságú fénysugarakból áll. Ebből a hagyományos szilíciumkristályos napelemes cellák csak egy bizonyos tartományt tudnak hasznosítani, azaz abszorbeálni. A mi esetünkben ez az utolsó előtti sárga színű jelleggörbe.

Az energiahasznosítás szempontjából figyelembe kell vennünk, hogy a Föld saját tengelye körüli lebegése, valamint a Nap elipszis pályája következtében a napsugárzás iránya (a diffúz összetevő kivételével) folyamatosan változik (napszakok és évszakok), ezért a napelemes modul dőlési szögének optimális megállapítása igen fontos.

A napsugárzás egy része közvetlenül érkezik a földfelszínre (direkt) más része a légkörben szóródva (diffúz) egy (többnyire kis) része pedig a talajról, környezetről visszaverődve (albedó-, reflexiós sugárzás). Az összetevők aránya a mindenkori légköri viszonyok függvényében jelentősen változik. Ezeknek az egyes összetevők összege a globális sugárzás.

Minél magasabb az albedó értéke, annál magasabb a reflexiós sugárzás értéke, és ezzel a környezet kivilágítása, ami viszont a diffúz sugárzás növekedésével is jár. Általában 0,2 albedó értékkel lehet számolni.

Az összes fellépő sugárzási energiát tehát globális sugárzásnak nevezzük és az energia/m2 * nap összegét adja meg, pl.: télen kb. 0,7 kWh/m2 * nap, tavasz, ősszel kb. 3,9 kWh/m2 * nap, nyáron kb. 8,0 kWh/m2 * nap.

A napelemek által termelhető villamos energia az alkalmazás, üzemelés helyén lévő sugárzás függvénye tehát. A földünk felszínére érkező besugárzás energiáját és spektrumának eloszlását a légköri tényezők (felhőzet, páratartalom, szennyezettség, stadion árnyékolás stb.), a földrajzi helyzet, a napszak, az évszak befolyásolják.

Földünkre a Napból érkező besugárzási energiát globális sugárzásnak nevezzük. Mint már említettük, derült időben a globális sugárzás két összetevőjére bontható fel: a direkt sugárzásra, amely közvetlenül érkezik a megfigyelt felületre a Napból, valamint a diffúz sugárzásra, amely a levegő alkotórészein történő szóródás után (tiszta időben az égboltról) érkezik a felületre. Borult időben a globális sugárzás csak a diffúz sugárzásból áll.