L ágymányos szívében működik egy magyar cég, mely a legtöbb fizikust foglalkoztatja az országban. Kereken nyolcvanat. Az igazgató szavaival: „Mindent fizikusokból próbálunk kikeverni”. Munkatársaik közül majdnem harmincan rendelkeznek doktorátussal. A csapat átlagéletkora 33 év. Honlapjuk csak angolul olvasható. Piacvezetők az egész világon. Némileg leegyszerűsítve: napelemek minőségét mérik.

A napelemipar a 2003-as tömegtermelés megindulásától a legutóbbi időkig kivételes sebességgel fejlődött, ma azonban jelentős a visszaesés – magyarázza Pavelka Tibor, a Semilab Zrt. elnök-vezérigazgatója. A cég az Akadémia Műszaki Fizikai Kutatóintézetéből a szakmai körökben legendás Ferenczy György vezetésével a rendszerváltás első napján a félvezető osztály dolgozóinak egy részével alakult meg. A hajdani félvezető technológiától mára zömmel a napelemipar felé fordultak, de az alma nem esik olyan mesze a fájától. A legtöbb napelem alapanyaga ugyanis az a szilícium, amelyet félvezető tulajdonsága miatt a mikroelektronika, a számítástechnika, vagyis jószerével az egész informatika használ. A napelemtáblákhoz úgynevezett egy-, vagy multikristályos változatban többnyire a félvezetőipar hulladékait használják fel – egészen vékonyra szeletelve. A magyar vállalat azzal vált ki versenytársai közül, hogy roppant pontos és gyors, lézerimpulzusokat használó módszert dolgozott ki a szilícium vezetőképességének és a kristályok mikroszkopikus szennyezettségének mérésére. Ezek a napelem hatásfokának (annak, hogy milyen mértékben képes a nap fényét elektromos árammá alakítani) a legfontosabb tényezői. – Ha százmilliárd szilíciumatom között akár csak egyetlen vasatom is megbújik, azt a mi műszerünk a másodperc milliomod része alatt felfedezi – mondja Pavelka Tibor. Ezt lépést ma a szilíciumalapú napelemeket készítő cégek futószalagos gyártósorai nem nagyon nélkülözhetik. A Semilab készülékeit általában a gyárak felállításánál építik be, így a cég mutatói érzékeny szeizmográfként követik a napelemipart.

Az iparág nem csak szeletelt szilíciumos napelemeket gyárt. Léteznek úgynevezett vékony rétegű szilícium napelemek is, melyek akár két-három mikrométeres amorf szilíciumréteg üvegfelületekre való leválasztásával készülnek. – Ezeknél nincs vágási, szeletelési veszteség, kevesebb a felhasznált alapanyag is, bár az ilyen módon készült napelemek hatásfoka csupán 5-7 százalék, ami alatta marad a szeletelt módon készült, 12–20 százalékos hatásfokú szilícium napelemeknek. Ezzel együtt így már egész házfalakat is be lehet burkolni napfényt árammá alakító üvegtáblákkal – magyarázza Bársony István, az MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató Intézetének igazgatója, a napelemkutatás elismert szakértője.

A hatásfok növelésére világszerte szeretnék leváltani a szilíciumot. Egyre újabb anyagokkal próbálkoznak, néha két-, sőt háromfajta vékonyréteget pakolva egymásra. Különféle kombinációkban 11-13 százalékig emelve a hatásfokot előkerült már a réz, az indium, a kadmium és a tellúr is. A legújabb irányzat szerint műanyag alapanyagban oszlatnak el nanoméretű félvezető fémoxidszemcséket, ezt akár szobahőmérsékleten is el lehet készíteni és felfesteni sokféle felületre, akár ruhára is, igaz, a hatásfok alig néhány tized százalékos lesz. Ebből a szinte nyomdai technológiával gyártható anyagból erőművek persze nem építhetők (bár Kaliforniában ezzel is megpróbálkoztak), ám laptopok, vagy mobilok töltésére elegendő. Igaz, 5-8 éven belül az áramtermelő képesség szertefoszlik, így a felhasználónak újra a pénztárcájába kell nyúlnia.

– A fő felhasználási területe a napelemeknek a házak tetejére felrakható, viszonylag kis felületű szerkezet, amelynél fontos a magas hatásfok, ezért a gyakorlatban a kristályos szilícium napelemek a leggyakoribbak – mondja sikerük egyik kulcsáról a Semilab vezetője, aki érdekelt is abban, hogy ez még jó ideig így maradjon. Igaz, a magyar vállalat kész a változásra is, hiszen az elmúlt években megvásárolt hat külföldi céget, melyek közül néhánynak a technológiája már nem szilíciumalapú vékony réteges napelemekre épül.

Hazánk napelemkutatásban sem volt gyenge, hiszen a KFKI kutatói Gyulai József akadémikus vezetésével időben kezdtek e kérdéskörrel foglalkozni, s a tudományos munka azóta sem állt le. A rendszerváltozás után az innen indult kutatók építették meg azt a hazai napelemgyárat is, melynek szomorú történetét tulajdonoscserék, névváltoztatások, felszámolások, Thaiföldön való újrafelépítések, majd becsődölések jellemezték. Az itteni technológiai fejlesztések kutatási és analitikai háttérének erősítésére állami támogatásokból egy nemzetközi színvonalú laboratórium is felépült a Bársony István vezette kutatóintézetben, ebbe az MTA-intézet is vagy százmillió forintot ölt bele, ám a laboratórium a cég bedőlése miatt áll. Ipari háttér nélkül a kutatók képtelenek előre lépni egyébként jelentős technológiai ötleteikkel is. Jelenleg nincs hazai kézben napelemgyár, miközben több nemzetközi mércével mérve is jelentős napelem-összeszerelő üzem működik az országban (a Sanyo itteni telepe a cég legnagyobb napelemgyára a világon), ám ezek egyikének sincs szüksége magyar hozzáadott értékre, alkalmazottaik betanított munkát végeznek.

Az iparág fő problémája a jövedelmezőség, hiszen a napelemesek egyelőre mindenütt állami támogatásokból élnek és a nagy projektek jövőbeni megtérülését remélik. Az olyan tervek, mint a németek által a Szaharába tervezett gigantikus naperőmű, nem a mának szólnak.

Sokat emlegetnek a napelemekkel foglalkozó fejlesztők egy „varázsszót”, az úgynevezett gridparitást. Ez akkor jön el, amikor a napelemekből származó áram anynyiba kerül, mint a fosszilis energiahordozókból származó energia. Ennek minél gyorsabb eléréséhez egyes környezettudatos államok, például a német, jelentősen hozzájárulnak úgynevezett feed-in, vagyis a betáplálási tarifák alkalmazásával. Ez azt jelenti, hogy egy napelemes háztartás árammérője visszafelé is foroghat, ha éppen nem használja, hanem termeli és viszszatáplálja a hálózatba az áramot, amelyért neki rá adásul többet fizetnek, mint amenynyiért ő veszi az áramot. Németországban ez annyira megéri a fogyasztóknak, hogy mára a hazainál jóval kevesebb napsütéses órát számláló ország a földön eddig telepített napelem-kapacitás majdnem felével a világ első számú napelemhatalma lett.

Egyes számítások szerint a gridparitás először Európa déli szegélyén, például Dél-Olaszországban valósulhatna meg, s ez után a folyamat egy évtized alatt végigfuthat a kontinensen. Csakhogy a korábbi, túlzottnak bizonyult várakozások miatt a napelemgyártó-kapacitások az igények duplájára nőttek, így 2010-re túltermelési válság alakult ki, ami jelentős visszaesést okozott. Jellemző, hogy az elmúlt öt évben évente 39 százalékkal nőtt a világon a telepített napelemek kapacitása, eközben folyamatosan csökkent a napelemek ára (összeszereléssel együtt az elmúlt időben évente 20 százalékkal), s 8–12 éven belül az árzuhanás ötvenszázalékos lehet. Ekkor már napelemekkel elégíthetnék ki részben, vagy teljesen 1,2 milliárd ember energiaigényét. Amikor egy napelem ára összeszerelve 1,2 dollárra csökken, a technológia versenyképessé válik a hagyományos árammal szemben. Ma 3-3,5 dollárnál tartunk.

Jelenleg mintegy 40 Gigawattnyi áramot termelnek a földön, ami a Paksi Atomerőmű 2000 Megawattos értékének mindössze hússzorosa. Ennek 75-78 százaléka Európában van, és a rekorder németek (teljes áramfogyasztásuk mindössze két százalékát jelentő) 18 GW-ja után a második helyezett spanyolok csupán 3,8 GW-tot tudtak összehozni, miközben a jelenlegi technológiákkal már a teljes energiaigény 12 százaléka is kielégíthető lenne. Sok helyütt már annyi a telepített napelem, hogy az így termelt villamos energiát helyben nem is tudják felhasználni, ezért a hálózatot kell bővíteni, vagy az energiatárolást megoldani. A volt keleti blokkból a csehek járnak az élen, ott 2 GW napelem-kapacitás működik.

Hazánkban egy éve még két MW-nyi napelem sem termelt áramot (tavaly 1,1 Megawatt volt a növekedés, az idén várhatóan két Megawatt körül lesz), ami nem csoda, hiszen nálunk az Európában szokásos kilowattonként átlagosan 0,28-0,45 euró helyett mindössze 0,1 euróval olcsóbban vásárolják vissza a napelemek termelte áramot. Magyarországon a legnagyobb napelemes telep száz kilowattos, főleg áruházláncok épületeinek tetején dolgoznak. A beadott pályázati anyagokból 8 MW-nyi tervezett kapacitás látszik kirajzolódni, de szakértők szerint a jelenlegi helyzetben ennek a fele sem fog megvalósulni. November végén ugyanis kiderült, hogy a kötelező átvétel rendszerét felváltó Megújuló Támogatási Rendszer bevezetése egy évvel, 2013 januárjára tolódik.

Telkes Mária eredménye

Annyi más tudományos újdonság mellett a napelemek fejlesztésében is fontos szerepet játszott egy magyar kutató, Telkes Mária, aki Magyarországon született 1900-ban, Budapesten tanult, lett fizikus és itt is doktorált, de élete nagyobbik részében az Egyesült Államokban dolgozott.1995-ben halt meg. A „Nap-királynő”, ahogyan ott hívták, alkotta meg 1954-ben az első fotovillamos (FV) eszközt, nátrium-szulfát oldatot használva. (Sz. Zs.)

Zöldegyenleg

A kristályos napelemek (ezzel a technológiával készül a napelemek négyötöde) kvarchomokból előállított szilíciumból, alumíniumból, illetve különféle műanyagokból állnak össze. Az alapanyagok kevéssé károsak a környezetre, a gyártásuk energiaigénye viszont magas, emiatt egyegy tábla napelem előállításához nagyjából annyi áramot használnak fel (és annyi szén-dioxidot engednek a környezetbe), amennyit a panel a működésének első 5-7 évében megtermel, illetve megspórol. Az energiatakarékos eszköz karbonlábnyoma tehát viszonylag nagy, ugyanakkor az élettartama is magas (20-30 év), így az energiamérlege és a környezeti hatása egyértelműen pozitív. A vékony rétegű napelem gyártásához kevesebb anyag és energia kell, itt a 3-6 éves áramtermelés energiaszükséglete és szén-dioxid-kibocsátása állítható szembe a 20-25 éves élettartammal (a viszonylag kedvező képet némiképp árnyalja az előállításhoz felhasznált mérgező, rákkeltő kadmium). (H. M.)