Napelem
A napelemeknek számos alkalmazása van. Már régóta használják őket olyan helyzetekben, ahol a hálózatból származó elektromos energia nem áll rendelkezésre, például távoli területek energiarendszerei, Föld körüli pályán keringő műholdak és űrszondák, fogyasztói rendszerek, például kézi számológépek vagy karórák, távoli rádiótelefonok és vízszivattyúzási alkalmazások. Újabban a napelemmodulok inverteren keresztül a villamosenergia-hálózathoz csatlakoztatott napelemmodulokból álló egységekben is kezdik alkalmazni, gyakran a nettó mérés mellett.
A napelemeket a fenntartható energiaellátás egyik kulcsfontosságú technológiájának tekintik.
A fejlődés három generációja
Első
Az első generációs fotovoltaikus egy nagy felületű, egyrétegű p-n átmenetű diódából áll, amely a napfény hullámhosszúságú fényforrásokból képes hasznosítható elektromos energiát előállítani. Ezek a cellák jellemzően szilíciumszelet felhasználásával készülnek. Az első generációs fotovoltaikus cellák (más néven szilíciumszelet alapú napelemek) a domináns technológia a napelemek kereskedelmi gyártásában, a napelempiac több mint 86%-át teszik ki.
Második
A fotovoltaikus anyagok második generációja a félvezetők vékonyrétegű lerakódásain alapul. Ezeket az eszközöket eredetileg nagy hatásfokú, többszörös csomópontú fotovoltaikus celláknak tervezték. Később észrevették a vékonyrétegű anyagok használatának előnyét, ami csökkenti a cellák tervezéséhez szükséges anyagtömeget. Ez hozzájárult ahhoz, hogy a vékonyrétegű napelemek költségeinek jelentős csökkenését jósolták. Jelenleg (2007) különböző technológiák/félvezető anyagok vannak vizsgálat alatt vagy tömeggyártásban, mint például az amorf szilícium, polikristályos szilícium, mikrokristályos szilícium, kadmium-tellurid, réz-indium-szelenid/szulfid. A vékonyrétegű napelemek hatásfoka általában alacsonyabb a szilícium (ostya alapú) napelemekhez képest, de a gyártási költségek is alacsonyabbak, így alacsonyabb árat lehet elérni a villamos teljesítmény $/wattjában kifejezve. A kisebb tömeg másik előnye, hogy a panelek háztetőkön való elhelyezésekor kevesebb alátámasztásra van szükség, és lehetővé teszi a panelek könnyű anyagokra vagy rugalmas anyagokra, akár textíliákra való felszerelését. Ez lehetővé teszi a hordozható, feltekerhető napelemeket, amelyek elférnek egy hátizsákban, és távoli területeken mobiltelefonok vagy laptopok áramellátására használhatók.
Harmadik
A harmadik generációs fotovoltaikus eszközök nagyban különböznek a másik kettőtől, és tágabb értelemben olyan félvezető eszközök, amelyek nem a hagyományos p-n átmenetre támaszkodnak a fotogenerált töltéshordozók szétválasztásában. Ezek az új eszközök közé tartoznak a fotoelektrokémiai cellák, a polimer napelemek és a nanokristályos napelemek.
A harmadik generációs fotovoltaikán dolgozó vállalatok közé tartozik az Xsunx, a Konarka Technologies, Inc. , Nanosolar és Nanosys. Az USA Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriuma (http://www.nrel.gov/) is folytat kutatásokat ezen a területen.
