Fotovoltaik (kısaltılmış PV), güneş ışınımını elektriğe dönüştürmenin en doğrudan yoludur ve ilk kez gözlemlenen fotovoltaik etkiye dayanır. Katı veya sıvı bir sisteme bağlı iki elektrot arasında, bu sisteme ışık tutulması üzerine bir elektrik voltajının ortaya çıkması oldukça genel olarak tanımlanır.

Pratik olarak tüm fotovoltaik cihazlar, fotovoltajın geliştirildiği bir yarı iletkende bir pn bağlantısı içerir. Bu cihazlar aynı zamanda güneş pilleri olarak da bilinir. Işık absorpsiyonu yarı iletken bir malzemede gerçekleşir.

Yarı iletken malzeme, güneş spektrumunun büyük bir bölümünü absorbe edebilmelidir. Malzemenin soğurma özelliklerine bağlı olarak ışık, yüzeye az ya da çok yakın bir bölgede soğurulur.

Işık kuantaları emildiğinde, elektron deliği çiftleri üretilir ve rekombinasyonları önlenirse, bir elektrik alanıyla ayrıldıkları bağlantı noktasına ulaşabilirler. Silikon gibi zayıf soğuran bir yarı iletken için bile, çoğu taşıyıcı yüzeye yakın üretilir.

Yayıcı ve taban katmanını ayıran pn bağlantısı, foto-üretilmiş yük taşıyıcıları için yüksek bir toplama olasılığına sahip olmak için yüzeye çok yakındır. Bağlantı noktasının üzerindeki ince yayıcı katman, şekilde de gösterildiği gibi, iyi tasarlanmış bir temas ızgarası gerektiren nispeten yüksek bir dirence sahiptir.

Pratik kullanım için güneş pilleri, seri olarak bağlanmış bir dizi kristal Si hücresi veya yine dahili olarak seri bağlı bir ince film malzeme tabakası içeren modüller halinde paketlenir. Modül iki amaca hizmet eder: Güneş hücrelerini ortamdan korur ve yalnızca 1 Volt’tan daha düşük bir voltaj geliştiren tek bir hücreden daha yüksek bir voltaj sağlar.

Günümüzün üretim hücrelerinin dönüştürme verimlilikleri %13 ila 16 aralığındadır, ancak modül verimlilikleri biraz daha düşüktür. Şimdiye kadar elde edilen kristal silisyumun en iyi laboratuvar verimliliği %24,7’dir ve bu, bu tür bir güneş pilinin teorik sınırına yaklaşır.

İleride de göreceğimiz gibi, fotovoltaik dönüşüm elde etmenin tek yolu pn bağlantıları ve yarı iletkenler değildir. Gelecek, birçok yeni malzeme ve konsepti barındırabilir.

Fotovoltaiklerin Kısa Tarihi

Fotovoltaik etki, 1839’dan 1954’te Bell Laboratuarlarında ilk silikon güneş pilinin geliştirildiği 1959’a kadar bir laboratuvar merakı olarak kaldı. Uzun yıllar ana uygulama uzay aracı güç kaynaklarıydı.

Fotovoltaiklerin (PV) karasal uygulaması çok yavaş gelişti. Bununla birlikte, PV sadece araştırmacıları değil, genel halkı da büyüledi.

Güçlü noktaları şunlardır:

– güneş radyasyonunun doğrudan elektriğe dönüştürülmesi,
– mekanik hareketli parça yok, ses yok,
– yüksek sıcaklık yok,
– kirliliğe hayır,
– PV modüllerinin kullanım ömrü çok uzundur,
– enerji kaynağı olan güneş bedavadır, her yerde bulunur ve tükenmezdir,
– PV çok esnek bir enerji kaynağıdır, gücü mikrovattan megavata kadar değişir.

Güneş pili teknolojisi, başlangıçta transistörler ve daha sonra entegre devreler için geliştirilen yüksek silikon teknolojisi standardından büyük ölçüde yararlandı. Bu, yüksek mükemmelliğe sahip tek kristal silikonun kalitesi ve mevcudiyeti için de geçerliydi. İlk yıllarda, güneş pilleri için sadece Czochralski (Cz) yetiştirilen tek kristaller kullanıldı.

Fotovoltaik sistem Nedir
Fotovoltaik Enerji Nedir
Fotovoltaik hücre Yapımı
Fotovoltaik malzemeler
Fotovoltaik etki Nedir
Fotovoltaik hücre Nedir
Fotovoltaik Panel
Fotovoltaik panel Nedir

Bu malzeme hala önemli bir rol oynamaktadır. Silisyum maliyeti bir güneş pilinin maliyetinin önemli bir kısmını oluşturduğundan, bu maliyetlerin düşürülmesi için büyük çabalar sarf edilmiştir.

1970’lere dayanan bir teknoloji, maliyetli çekme sürecini önleyen blok dökümdür. Silikon eritilir ve kare şeklinde bir SiO/SiN kaplı grafit potaya dökülür. Kontrollü soğutma, büyük bir kristal tane yapısına sahip çok kristalli bir silikon blok üretir.

Katı hal fiziğinden silikonun fotovoltaik dönüşüm için ideal malzeme olmadığını biliyoruz. Göreceli olarak düşük güneş radyasyonu soğurma özelliğine sahip bir malzemedir ve bu nedenle etkin soğurma için kalın bir silikon tabakası gereklidir. Teorik olarak bu, silikonun değerlik bandı maksimumunun iletim bandı minimumundan dengelendiği yarı iletken bant yapısı ile açıklanabilir.

Işık absorpsiyonunun temel süreci bir elektronun valanstan iletim bandına uyarılması olduğundan, ışık absorpsiyonu engellenir çünkü momentum değişikliği gerektirir. Daha uygun bir malzeme arayışı, neredeyse güneş pili teknolojisinin başlamasıyla başladı. Bu arayış ince film malzemeler üzerinde yoğunlaşmıştır. Onlara çok güçlü ışık emilimi sağlayan doğrudan bir bant yapısı ile karakterize edilirler.

Bugün, gelecek vaat eden malzeme ve teknolojiler ortaya çıkmaya başlasa da, hedef hala belirsiz. Ortaya çıkan ilk malzeme şekilsiz Silikondu (a-Si). Bu alandaki ikinci yarışmacının bile bu sefer amorf formundaki silikon elementine dayanması dikkat çekicidir.

Amorf silisyum, kristal silisyumdan temel olarak farklı özelliklere sahiptir. Ancak malzemenin temel özelliklerinin anlaşılması oldukça uzun zaman aldı. Bu malzemedeki yüksek beklenti, şu ana kadar elde edilen nispeten düşük verimlilik ve bu tür bir güneş pili için ilk ışık kaynaklı bozulma (Staebler-Wronski etkisi olarak adlandırılır) tarafından engellendi.

Günümüzde a-Si, özellikle iç mekan kullanımı olmak üzere tüketici uygulamalarında sabit bir yere sahiptir. Işığa bağlı bozunma sorunlarını anladıktan ve kısmen çözdükten sonra, amorf silikon enerji piyasasına girmeye başlar. Stabilize hücre verimliliği %13’e ulaşır. Modül verimlilikleri %6-8 aralığındadır. İnce film modüllerinin görsel görünümleri, onları cephe uygulamaları için çekici kılmaktadır.

Amorf silisyumun ötesinde, yüksek ışık absorpsiyonu gereksinimini karşılayan ve bu nedenle ince film güneş pilleri için uygun olan birçok başka potansiyel güneş pili malzemesi vardır. Periyodik tablodaki konumlarına göre III-V bileşikleri olan GaAs veya InP gibi bileşik yarı iletkenler sınıfına aittirler.

Diğer önemli gruplar, tıpkı elementel yarı iletkenler gibi atom başına dört bağa sahip olan II–VI ve I–III–VI2 bileşikleridir. Neredeyse sonsuz sayıda bileşiğin dikkate alınabileceği açıktır. Çoğu ampirik araştırmadan yalnızca çok az sayıda umut verici materyal elde edilmiştir.

Bunların başında Bakır İndiyum Diselenid (CIS) ve Kadmiyum Tellurid (CdTe) gelmektedir. Daha 1960’ların başlarında kadmiyum sülfür/bakır sülfür güneş pilleri geliştiriliyordu. Düşük verimlilik ve yetersiz stabilite sorunları, bu malzemenin daha fazla nüfuz etmesini engelledi.

The post Fotovoltaik Nedir? – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).