A napelem hatásfoka a napelem felületére eső és elektromos árammá átalakuló napfény (besugárzás) mértéke. A fotovoltaikus technológiában az elmúlt években elért fejlődésnek köszönhetően az átlagos panel átalakítási hatékonysága 15%-ról jóval 20% fölé nőtt. Ez a nagy hatásfokugrás azt eredményezte, hogy egy szabványos méretű panel teljesítménye 250 W-ról 400 W-ra nőtt.
A napelemek hatékonyságát két fő tényező határozza meg; a fotovoltaikus (PV) cella hatékonysága - a cella kialakítása és a szilícium típusa alapján -, valamint a teljes panel hatékonysága a cella elrendezése, konfigurációja és a panel mérete alapján. A panel méretének növelése a hatékonyságot is növelheti, mivel nagyobb felületet hoz létre a napfény elnyeléséhez, így a legerősebb napelemek immár akár 700 W-os teljesítményt is elérhetnek.
Cellahatékonyság
A cella hatékonyságát a cella szerkezete és a használt hordozó típusa határozza meg, amely általában P-típusú vagy N-típusú szilícium. A cella hatékonyságát az úgynevezett kitöltési tényező (fill factor, FF) adja meg, amely a PV cella maximális konverziós hatékonysága optimális üzemi feszültség és áram mellett.
A cella kialakítása jelentős szerepet játszik a panel hatékonyságában. A legfontosabb jellemzők közé tartozik a szilícium típus, a gyűjtősín-konfiguráció és a passziválási típus (PERC). A magas költségű IBC cellák felhasználásával épített panelek jelenleg a leghatékonyabbak (20-22%), köszönhetően a nagy tisztaságú N-típusú szilícium hordozónak, és hogy nincs veszteség a gyűjtősín árnyékolásából. De mára már a legújabb monokristályos PERC cellák és a fejlettebb heterojunkciós (HJT) cellák felhasználásával kifejlesztett panelek is jóval 20% feletti hatékonyságot érnek el.
Panelhatékonyság
A napelemek hatékonyságát standard vizsgálati körülmények között (standard test conditions, STC) mérik, 25°C-os cellahőmérsékleten, 1000 W/m2 napsugárzási teljesítményen és 1,5-ös légkör tisztasági tényezővel (a légkör tisztasági tényező értéke Közép-Európában 1,5). A panel hatásfoka (%) úgy számítható ki, hogy elosztjuk standard vizsgálati körülmények között mérhető maximális névleges teljesítményt vagyis a Pmax-ot (W) a panel teljes felületével (m2).
A panel általános hatékonyságát számos tényező befolyásolhatja, beleértve a hőmérséklet, a besugárzási szintet, a cellatípust, és a cellák összekapcsolását. Meglepő módon még a védő hátlap színe is befolyásolhatja a hatékonyságot. A fekete hátlap esztétikusabbnak tűnhet, de több hőt nyel el, ami magasabb cellahőmérsékletet eredményez, ami növeli az ellenállást, ami viszont kissé csökkenti a teljes konverziós hatékonyságot.
A fejlett, „Interdigitated Back Contact” (IBC) cellák felhasználásával épített panelek a leghatékonyabbak, ezt követik a heterojunkciós (HJT) cellák, a félbevágott és többsínes monokristályos PERC cellák, a zsindelyes cellák és végül a 60 cellás (4-5 sín) mono cellák. A 60 cellás poli- vagy multikristályos panelek általában a legkevésbé hatékonyak, viszont a legalacsonyabb költségű panelek.
Top 20 leghatékonyabb lakossági napelem
Az elmúlt két évben megnövekedett azon gyártók száma, akik hatékonyabb, nagy teljesítményű N-típusú heterojunkciós (HJT) cellákon alapuló napelemeket gyártanak. A legjobb 6 panel hatékonysága most először haladja meg a 22%-ot. A SunPower Maxeon panelek továbbra is vezetik a csapatot, de csak éppen, hiszen az új, N-típusú HJT cellákat tartalmazó Canadian Solar, Panasonic EverVolt H és REC Alpha Pure panelek szorosan mögöttük vannak. A SPIC és a Meyer Burger IBC cellákat használó, nagy teljesítményű paneljei szintén felzárkóztak a sorban, valamint a Jinko Solar, Trina Solar és JA Solar többsínes (MBB) félbevágott N-típusú TOPCon celláit tartalmazó új generációs panelek hozzájárultak, hogy a panelek hatékonysága jóval 21% fölé növekedjen.
Az N-típusú cellákat használó, hatékonyabb paneleknél a fény által kiváltott degradáció is alacsonyabb, az éves teljesítményveszteség 0,25%-a. A panel 25 éves élettartamára számolva a nagy hatásfokú panelek többsége garantáltan még mindig az eredeti névleges kapacitás 90%-át vagy még többet fog termelni, a gyártó garanciális részleteitől függően.
A Clean Energy Reviews alábbi, 2022. júliusi táblázata a 2022-re vonatkozó 20 leghatékonyabb napelem panelt tartalmazza, összehasonlítás céljából a napelemes technológia részleteivel.
