2. DÜNYANIN ENERJİ İHTİYACI
GÜNEŞ VE GÜNEŞ ENERJİSİ
FOTOVOLTAİK
TARİHÇE
FOTOVOLTAİK YAPI VE ÇALIŞMA
PRENSİBİ
GÜNEŞ HÜCRE ÇEŞİTLERİ
ÜÇÜNCÜ NESİL HÜCRE UYGULAMALARI
GÜNEŞ PANELLERİNİN KULLANIM
ALANLARI
ÖZET
KAYNAKLAR
5. Güneş, hidrojen ve helyum gazlarından
oluşan orta büyüklükte bir yıldızdır.
İçinde, sürekli olarak hidrojenin helyuma
dönüştüğü füzyon reaksiyonları
gerçekleşmektedir ve oluşan kütle farkı, ısı
enerjisine dönüşerek uzaya yayılmaktadır.
6. Güneşin 1 saniyede ürettiği enerji miktarı,
insanlığın şimdiye kadar kullandığı enerji
miktarından fazladır. Dünya, güneşten gelen
enerjinin sadece milyarda birini alır. Bu enerji 15
dakika depo edilebilse toplam dünya nüfusunun
yıllık enerji ihtiyacı karşılanır.
Günümüzde yaygın olarak kullanılan fosil
yakıtlarının çok yakın bir gelecekte tükenecek
olmasından dolayı ortaya çıkan enerji ihtiyacının
karşılanması için başka enerji kaynaklarından
yararlanılması gerekmektedir.Bu alternatif
kaynaklardan en önemlilerinden biri güneş
enerjisidir.
8. Güneş pilleri
(fotovoltaik hücreler)
üzerine güneş ışığı
düştüğünde, güneş
enerjisini doğrudan
elektrik enerjisine
çeviren düzeneklerdir.
http://gunam.metu.edu.tr/pvtechnology.html
9. Fotovoltaik (photovoltaic) ismi Yunanca'da
ışık anlamına gelen phos ve elektriğin
öncülerinden olan Alessandro Volta'nın
voltaic kelimelerinin bir araya gelmesiyle
ortaya çıkmıştır.
http://tr.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta
10. Fotovoltaik etkisi ilk olarak 1839 yıllında Fransız fizikçi
Alexandre Edmond Becquerel tarafından keşfedildi.
1876 yılında ise William G. Adams ve Richard E. Day
tarafından silisyum kristalleri bulundu.
Ancak 1905'te Albert Einstein tarafından fotovoltaik
etkisi düzgün bir şekilde ifade edilmiş ve bu sayede
1921 yıllında Nobel Fizik Ödülü kazanmıştır.
1950 yıllında silikon hücrelerinin verimi %4 olarak Daryl
Chapin, Calvin Fuller ve Gerald Pearson tarafından
ortaya konulmuştur.
http://www.gunessistemleri.com/fotovoltaiktarihce.php
http://www.gunessistemleri.com/img/Gunes-enerjisi.pdf
11. •İlk teknik uygulama
"Vanguard 1" uydusu ile
beraber 1954 yılında uydu
teknolojisinde yer almıştır.
• 1960-1970 yıllarında
havacılık sektörü fotovoltaik
hücrelerin gelişiminde öncü
olmuştur.
•1970'lerde ortaya çıkan
enerji krizi ve çevre
duyarlılığı ile daha ekonomik
olması için çalışmalar
hızlanmıştır.
http://www.gunessistemleri.com/fotovoltaiktarihce.php
12. Işık fotonları atomdaki elektronlarla
çarpışarak enerjilerini aktarırlar ve
bunun sonucunda elektronlar
bağlarından koparak serbest hale
geçerler. Fotovoltaik
olayda, fotonlarla uyarılan negatif
yüklü elektronlar gerilerinde pozitif
yüklü boşluklar bırakırlar. Üretilen bu
ek yükler sistem içerisinde ayrı
taraflara toplandığında bir potansiyel FOTOVOLTAİK GRUPLAR
fark (gerilim) üretilebilmektedir.
¹Topçuoğlu, Tarkan (2002), Nanokristal Yapıda Güneş Pillerinin İmali ve Elektronik
Özelliklerinin İncelenmesi, (Marmara Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi),İstanbul
²Nakir, İsmail (2007), Fotovoltaik Güneş Panellerinde GTS ve MGTS Kullanarak
Verimliliğin Arttırılması, (Yıldız Teknik Üniversitesi , Yüksek Lisans Tezi), İstanbul
13. Fotovoltaik hücrenin çalışma prensibini anlamak için öncelikle
n-tipi ve p-tipi malzemelerin anlaşılması gerekmektedir.
Fotovoltaikler yarıiletken malzemeden yapılırlar. Yarıiletken
özellik gösteren birçok madde arasında fotovoltaik yapmak için
en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür
gibi maddelerdir.
Yarıiletken maddelerin fotovoltaik olarak kullanılabilmeleri için
n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir. Katkılama, saf
yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü
olarak eklenmesiyle yapılır.
http://gunam.metu.edu.tr/pvtechnology.html
14. Yarı iletkenlerde valans ve iletim bantları birbirine
yakındır. Bu nedenle dışarıdan enerji (ısı ve elektrik)
verilmesi durumunda valens bandından iletim bandına
elektron sıçraması olur ve malzeme iletkenik kazanır.
¹Karamanav, Mustafa (2007), Güneş Enerjisi ve Güneş Pilleri, (Sakarya
Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi), Sakarya
15. En yaygın güneş pili maddesi olarak
kullanılan silisyumdan n-tipi silisyum elde
etmek için silisyum eriyiğine periyodik cetvelin
5. grubundan bir element, örneğin fosfor
eklenir.
http://www.yildiz.edu.tr/~okincay/dersnotu/gunespilleri1bolum.pdf
16. P-tipi
silisyum elde
etmek içinse, eriyiğe
3. gruptan bir
element (indiyum,
alüminyum, bor gibi)
eklenir.
http://www.yildiz.edu.tr/~okincay/dersnotu/gunespilleri1bolum.pdf
17. N-tipi malzemede
serbest elektronlar, P-tipi
malzemede elektron
delikleri bulunur.
Elektron
delikleri, elektronların
yerlerinde bulunmama
durumudur. N-tipi ve P-
tipi malzeme içeride
temas ettiğinde (pn
eklem oluşturulması)
hücre içinde elektrik
alanı oluşur.
http://gunam.metu.edu.tr/pvtechnology.html
19. Güneş hücreleri genel olarak 3 farklı kategori
altında incelenmektedir;
A. Birinci Nesil
a. Tek Kristal Güneş Hücreleri
b. Çok Kristal Güneş Hücreleri
B. İkinci Nesil
a. a-Si İnce Film Güneş Hücreleri
b. CdTe Güneş Hücreleri
c. CIS ve CIGS Güneş Hücreleri
C. Üçüncü Nesil (Nanoteknolojiye Dayalı
Güneş Hücreleri)
20. Yüksek verimlilik amacıyla kullanılan en eski ve
yaygın teknoloji türüdür. Birinci nesil güneş
hücreleri, silikon devre levhası üzerinde üretilirler.
Her levha, 2-3 Watt güç temin edebilir. Gücü
arttırmak için birçok hücreden meydana gelen
güneş modülleri kullanılır. İki çeşidi vardır:
1)Tek Kristal Güneş Hücreleri (c-Si): Tüm silikon
devre levhası sadece tek bir kristalden oluşuyorsa
tek kristal güneş hücresi adını alır.
http://gunam.metu.edu.tr/pvtechnology.html
http://www.gunessistemleri.com/guneshucreleri.php
http://web.itu.edu.tr/~kaymak/images/pv.html
21. 2)Çok Kristal Güneş Hücreleri (mc-Si): Eğer levha
kristal tanelerinden oluşuyorsa polikristal güneş
hücresi olarak isimlendirilir.
Tek kristal güneş hücrelerinin verimliliği daha
yüksek olmasına rağmen, çok kristal güneş
hücrelerin üretimi daha kolay ve ucuzdur.
http://gunam.metu.edu.tr/pvtechnology.html
23. Amorf Silisyum (a-Si): Kadmiyum Tellür id(CdTe):
Daha çok küçük elektronik Çok kristal yapıda bir malzeme
cihazların güç kaynağı olarak olan CdTe ile fotovoltaiklerin
kullanılırlar. maliyetinin çok aşağılara
Amorf silisyum fotovoltaiklerin çekileceği tahmin edilmektedir.
aynı zamanda binalara Laboratuar tipi küçük
entegre yarısaydam cam hücrelerde %16, ticari tip
yüzeyler olarak, bina dış modüllerde ise %7 civarında
koruyucusu ve enerji üreteci verim elde edilmektedir.
olabileceği tahmin
edilmektedir.
http://en.wikipedia.org/wiki/Cadmium_telluride_photovoltaics
http://inhabitat.com/new-production-process-boosts-cheap-solar-cells-efficiency/inventux/
24. Copper Indium Gallium Selenide (CIGS):
Verimleri %11-14 arasındadır.Cam veya
esnek yüzey ile kulanılabilir. Pahalı üretim
süreci ile birlikte geniş alan gereksinimi
bulunmaktadır.
http://en.wikipedia.org/wiki/Copper_indium_gallium_selenide_solar_cells
26. Nanokristal Tabanlı Güneş Hücreleri
Boya ile Duyarlı Hale Getirilmiş Hücreler
(Dye Sensitized Solar Cell “DSSC” )
Photoelectrochemical (PEC) Hücreler
Polimer Tabanlı Hücreler
Yoğunlaştırılmış Güneş Hücreleri
(Concentrated PV “CPV” )
27. Grätzel pilleri olarak bilinen
bu tür, 1991 yılında Michael
Grätzel ve Brian O’Regan
tarafından icat edilmiştir.
Nanoyapıda metal oksit film
(ZnO, TiO2, SnO2 gibi geniş
bant aralıklı oksit
yarıiletkenler ) tabanlı, boya
ile duyarlı hale getirilmiş
güneş pilleri, düşük üretim
maliyeti, kararlı yapısı ve
kolay üretilebilirliğinden
dolayı son yıllarda oldukça
cazip hale gelmişlerdir
28.
29. ¹Özdemir, Bayram (2010), ZnO Nanoyapılar Üzerinde Boya ile Duyarlı Hale
Getirilmiş Güneş Pillerinin Üretilmesi, (Atatürk Üniversitesi, Doktora
Tezi), Erzurum
34. ¹Özdemir, Bayram (2010), ZnO Nanoyapılar Üzerinde Boya ile Duyarlı Hale Getirilmiş
Güneş Pillerinin Üretilmesi, (Atatürk Üniversitesi, Doktora Tezi), Erzurum
