A Föld elképesztő mennyiségű 
napenergiát nyel el,

173 ezer terawattnyit.

Ez tízezerszer több, mint amennyit 
a bolygó népessége fölhasznál.

Lehetséges, hogy egykor

teljesen áttérünk a napenergiára?

A válaszhoz előbb nézzük,

hogyan alakítja át a napelem
a napenergiát elektromossá.

A napelempanel kis méretű, 
ún. napcellákból áll.

Ezek leggyakrabban szilíciumból készülnek,

amely egy félvezető, a második 
legelterjedtebb elem a Földön.

A napcellában

a kristályos szilíciumot 
vezetőrétegek közé helyezik.

A szilíciumatomokat 
4 vegyértékű erős kötés kapcsolja össze,

amelyek megtartják az elektronokat,
s ezért nem folyhat áram.

A megoldás:

a szilícium fotovillamos elem 
2 szilíciumréteget használ föl.

Az n-típusú szilíciumon 
túlsúlyban vannak az elektronok,

a p-típusún lyukak vannak 
az elektronok számára.

Ahol a két típusú szilícium érintkezik,

az elektronok áthaladhatnak 
a p‒n átmeneten,

eközben a pozitív töltések 
az egyik oldalon,

a negatívok pedig a másikon
halmozódnak föl.

A fényt elképzelhetjük fotonnak nevezett

piciny részecskék áramaként;

ezeket a Nap sugározza ki.

Amikor egy foton elegendő energiával 
beleütközik a szilíciumcellába,

kiüti az elektront a kötésből, 
s így lyuk keletkezik.

A negatív töltésű elektron 
és a pozitív töltésű lyuk

most szabadon elmozdulhat.

De a p‒n átmenet elektromos tere miatt

csak egy irányban mozoghatnak.

Az elektron az n-oldal felé,

a lyuk viszont a p-oldal felé mozdul el.

A mozgó elektronokat a cella tetején 
lévő fémpeckek gyűjtik össze.

Innen folynak át a külső elektromos 
áramkörön keresztül,

és közben munkát végeznek,

pl. energiával látják el az izzólámpát,

mielőtt a vezető 
alumíniumlemezen át visszatérnek.

Egy szilíciumcella 0,5 V-ot termel,

de hogy több energiához jussunk, 
összekapcsolhatjuk őket.

12 fotovillamos cella elég 
a mobiltelefon feltöltéséhez,

de egy egész ház energiaellátásához
sok modulra van szükség.

A napcellák egyetlen 
mozgó része az elektron.

Minden elektron visszatér
kiindulási helyére.

Nincs, ami elkopjon vagy elhasználódjon,

ezért a napcellák évtizedekig eltartanak.

Mi az akadálya, hogy teljesen
a napenergiára térjünk át?

Ebben politikai tényezők 
játszanak szerepet,

és a status quo fenntartásáért 
lobbizó üzleti érdekeltségek.

De nézzük inkább a fizikai 
és logisztikai jellegű feladatokat.

Közülük a leglényegesebb,

hogy a napenergia egyenlőtlenül 
oszlik el bolygónkon.

Egyes övezetek naposabbak, mint mások.

Sőt, a napsugárzás egyenlőtlen.

Kevesebb energia érkezik 
felhős időben vagy éjszaka.

A teljes áttéréshez hatékony módszer kell,

hogy a villamos áramot a napos 
helyekről a felhősekre juttassuk,

s megoldandó a hatékony energiatárolás is.

A cella hatásfoka is fogas kérdés.

Ha a sugárzás elnyelés 
helyett visszaverődik,

vagy az elmozdult elektronok 
az áramkör helyett a lyukba hullanak,

a foton energiája kárba vész.

A legnagyobb hatásfokú napcella

a napfénynek csupán 46%-át 
alakítja villamos árammá,

a beszerezhető rendszerek 
hatásfoka jelenleg 15‒20%.

Az említett korlátok dacára

lehetséges lesz energiával ellátni

a jelenlegi napelemes 
technológiával az egész világot.

Elterjedéséhez az infrastruktúra 
finanszírozására

és jó sok helyre lenne szükség.

Kb. 26–260 ezer km² hely kellene,

ami elég soknak látszik,

de egyedül a Szahara területe
több mint 8 millió km².

A napcellák javulnak, áruk csökken,

és a hálózati árammal versenyképesek.

Az újítások, pl. az úszó napcellatelepek
teljesen megváltoztathatják a tájat.

De tegyük félre a kísérleteket;

több mint egymilliárd ember

nélkülözi a rendszeres villamos áramot.

Ez főleg a fejlődő országokra igaz,

bár közülük sok a napos.

Azokon a helyeken

a napenergia már ma is sokkal olcsóbb 
és biztonságosabb az alternatíváknál,

pl. a petróleumnál.

Bár mondjuk, Finnországnak 
vagy Seattle-nek

a hatékony napenergia 
egyelőre egy kissé messze van.