Güneş Pilleri Hakkında Ve Özellikleri

Bu çalışmada güneş ışığının güneş pilleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca güneş pillerinde temel yapıtaşlarını oluşturan kısa-devre akımı (Isc) , açık-devre gerilimi (Voc) ve dolum faktörü (FF) incelenmiştir. Son olarak da sıcaklığın panel üzerindeki etkisine yer verilmiştir.

Güneş pillerinin temelde iki önemli kısmını şöyle sayabiliriz.

1. Fotonları absorplayıp elektron-delik çiftlerini üreten yarı iletken tabaka,
2. Üretilen taşıyıcıları toplayıp elektronların hareketlerini yönlendiren bir gerilim bölgesi.

Absorblayıcı bölge, üretilen akımın büyüklüğünü, engel geriliminin yüksekliği ise pilin üretebileceği gerilimi belirler. Gerilim ve akımın çarpımı gücü verir. Absorblayıcı-üretici tabaka en önemli kısım olduğu için toplayıcı-çevirici ve diğer sistemler bu tabakanın özelliğine uygun olarak seçilir. Bu özellikler ise, örgü sabiti, ısıl genleşme katsayısı ve elektron afinitesidir.

Bir güneş pili toplam beş kısımdan oluşmaktadır.

• 1. Kaplama.
• 2. Saydam Kontak.
• 3. Absorblayıcı/Üretici
• 4. Toplayıcı-Çevirici
• 5. Opak Kontak

Işığın Etkisi: Silikon güneş pilleri p-tipi (bor formu) ve n-tipi (fosfor formu) diyot formunda dizayn edilmiştir. Böyle dizayn edilen bir pilin üzerine düşen ışınımın nasıl hareket edeceği Şekil-1’de gösterilmiştir.

Şekil 1 Panel üzerine düşen ışınımın emilme ve yansıması.

• 1. Üst noktada yansıma ve emilme.
• 2. Pil yüzeyinde yansıma.
• 3. İstenilen emilme.
• 4. Pilin arkasından yansıma-sadece zayıf ışık emilir.
• 5. Yansımadan sonra emilme.
• 6. Arka temasta emilme.

Güneş pilinin güç oranını artırmak için pilin absorb edebilme özelliğini (Şekil-1’deki 3 numaralı ışın) ve absorb edildikten sonra geri yansıma sırasındaki absorb edebilme oranlarını (Şekil-1’deki 5 numaralı ışın) artırmaktır.

Gerilimin sıfıra eşit olduğu zaman sınırlı akımı üreten kısımlara “toplayıcı taşıyıcıları” denir.

Diyodun karakteristik grafiği, akım (I) – gerilim (V) grafiğinin çizilmesi sonucunda elde edilir. Hücrenin üzerine ışık düşmediği andaki I0 için çizilen I-V grafiğini Şekil-2’de görebilirsiniz.

Yapılan araştırmada görülüyor ki bir güneş paneline gelen her ışın bizim için yararlı olmadığı gibi zararlı da olabilir. Açık-devre gerilimi (Voc) güneş pillerinin akümülatörlerinin dolmasında etkin olarak kullanılırken, kısa-devre akımı (Isc) ise sistemdeki akımı sağlar ve direk olarak güneş ışınımına bağlıdır. Dolum faktörü bağlantının kalitesi ve pilin seri dirençlerinin ölçümüdür.

Kaynaklar
1. Florida Solars Energy Center, 1987.
2. M.P. Thekackara, the solar constant and the Solar Spectrum Measured from a Research Aircraft, NASA Technical Report No:R-351, 1970.
3. Tanay Sıdkı Uyar, Güneş Pilleri, TÜBİTAK- Makina ve Enerji sistemleri Bölümü, Gebze, 1985.
4. Martin A. Green, Solar Cells, The University of New South Wales, 1992.
5.Stuart R. Wenham, Martin A. Green, Muriel E. Watt, Applied Photovoltaics, The university of New South Wales, 1993.

Hazırlayanlar: Batur BEKİROĞLU, Dr. Vatan TUĞAL teşekkürler.