1970’lerin ortalarında, hidrojenle pasifleştirilmiş amorf silikon (a-Si:H) ilk olarak fotovoltaik hücreler için bir temel malzeme olarak uygulandı. Bu malzeme, gaz fazından plazma destekli geliştirilmiş kimyasal biriktirme ile 80 ila 200 °C arasındaki sıcaklıklarda ayrıştırılmış silandan (SiH4) doğrudan türetilir.

Amorf silisyumun doğrudan bir yarı iletken oluşturması nedeniyle 1 μm aralığında çok ince aktif katmanlar gereklidir. Bu nedenle çok az malzemeye ihtiyaç vardır. Ek olarak, bu süreç çok düşük kaplama sıcaklıkları ve dolayısıyla düşük enerji tüketimi ile karakterize edilir. Sonuç olarak, güneş pili üretim maliyetleri, kristal silikon güneş pillerine kıyasla muazzam bir şekilde azalır.

Bir a-Si:H-güneş pilinin montajı, bir kristal silikon fotovoltaik hücreye kıyasla tamamen farklıdır. Bir p-n-kavşağı yerine, p-i-n-yapıları kullanılır; yani birkaç 100 nm kalınlığındaki fotovoltaik olarak aktif katmanın büyük kısmı, üstte ve altta birkaç 10 nm’lik n-katkılı katmanlara sahip katkısız (içsel) hidrojen pasifleştirilmiş amorf silikondan (a-Si:H) oluşur .

Böyle bir yapının elektrik alanı böylece tüm soğurucu bölgeyi kaplar ve soğurulan güneş ışınımı tarafından oluşturulan elektron-boşluk-çiftlerinin her yerde ayrılmasını sağlar.

Tipik a-Si:H güneş pillerinin katman dizisini gösterir. Buna göre, farklı alt tabaka teknolojileri ayırt edilir. Katmanlar, gölgeli taraftan ışığa maruz kalan tarafa doğru yönde biriktirilir.

Örn. paslanmaz çelik bir folyo, gaz fazından n katkılı, katkısız ve p katkılı hidrojen pasifleştirilmiş amorf silikondan (a-Si:H) oluşan bir katman dizisi biriktirilir.

Sonunda, şeffaf bir iletken oksit (TCO) ışığa maruz kalan tarafta bir kontak görevi görür. Superstrate teknolojileri, ışığa maruz kalan tarafta birikme ile başlar; yani önce şeffaf bir kontak görevi gören iletken oksit ve ardından hidrojenle pasifleştirilmiş silikondan (a-Si:H) oluşan katman dizisi ve son olarak da metalik arka taraf kontağının biriktirilmesi gerekir.

Bireysel p-i-n-eklemleri ile sağlanan güneş pillerinin yanı sıra, tandem hücreler ve hatta üçlü hücreler de kullanılmaktadır. Bu uygulamalar için iki veya üç p-i-n-katmanı üst üste istiflenirken, yüksek oranda n-katkılı ve yüksek oranda p-katkılı malzeme arasındaki bağlantı her iki katmanı da atlar (tünel teması olarak adlandırılır).

İki veya üç yığınlı pin-katmanlarının gerilimleri toplanır. Güneş spektrumunun optimum kullanımı için sıklıkla bu pin-yapılarından birinin enerji aralığı, hidrojen pasifleştirilmiş amorf silikonun (a-Si:H) amorf karbon veya amorf germanyum ile alaşımlanmasıyla arttırılır veya azaltılır.

Işığa maruz kalan tarafa en yakın olan hücre, en büyük enerji aralığını göstermelidir. Bu hücre güneş spektrumunun yalnızca kısa dalga radyasyonunu emdiği için foton enerjisinden daha iyi yararlanır. Böyle bir hücre böylece enerji aralığına göre daha yüksek voltajlar sağlar.

Güneş ışığından korunan tarafta bulunan hücre, en küçük enerji aralığına sahiptir ve bu nedenle, ilk hücre tarafından soğurulmamış olan düşük enerjili fotonların bir kısmını kullanmaya devam edebilir. Sağda, hidrojenle pasifleştirilmiş amorf silikonun (a-Si:H) iki p-i-n-yapısının ve bir a-SiGe:H alaşımının birleştirildiği bir tandem hücre örneğini gösteriyor.

Küçük tüketici elektroniği uygulamalarında, amorf silikon dünya çapında (saatler, hesap makineleri vb.) yenilmez bir tekel konumu kazanmıştır. Ancak, fiziksel özelliklerinin zayıf kararlılığı nedeniyle, daha yüksek kurulu güce ihtiyaç duyulan uygulamalar için uygun değildir (şebekeye bağlı fotovoltaik sistemlerde olduğu gibi).

Açık havada uygulandığında, bazı durumlarda elektrik verimliliği, çalıştırmanın ilk aylarında önemli ölçüde azalır. Bugüne kadar, verimlilik düşüşü hala açıkça dörtte birin üzerindedir, böylece verimlilik belirgin şekilde %10’un altına düşer (bozunma; Staebler-Wronski etkisi).

Bununla birlikte, tüm uzun vadeli izleme programlarının, en geç iki yıllık işletimden sonra, bozulma etkisinin doygunluğunu gösterdiğine dikkat edilmelidir. Amorf silikon hücrelerin güç derecelendirmeleri bu nedenle tipik olarak bozunmadan sonra stabilize edilen güce dayalıdır. Bu nedenle müşteriler, güçle ilgili maliyetleri adil bir şekilde karşılaştırabilir.

Güneş pili Nedir
Güneş pili Kullanım Alanları
Güneş pili çalışma Prensibi
Güneş paneli ile güneş pili arasındaki fark
Güneş enerjisi ve güneş pilleri
Bakır İndiyum Diselenid güneş pilleri
Güneş pili yapısı
Güneş pilleri fizik

Ancak orta vadede daha stabil amorf silikon pillerin üretilmesi beklenmektedir; en son bulgular, %14,6’lık verimliliklerin (üç p-i-n-katmanlı tandem hücre) elde edilebileceğini ve bozulmanın %13’te durma noktasına geldiğini göstermiştir.

Kalkojenitler ve kalkopiritlere, özellikle CdTe ve CuInSe2’ye (“CIS”) dayalı ince film güneş pilleri. Hidrojenle pasifleştirilmiş amorf silikon (a-Si:H) durumunda ince tabaka teknolojisinin avantajları, kristal silisyuma kıyasla nispeten düşük elektriksel hücre verimliliği ile dengelenir.

Buna karşın, kadmiyum tellür (CdTe) ve bakır indiyum di-selenyum (CuInSe2) gibi doğrudan yarı iletkenlerden yapılmış polikristal ince filmler, laboratuvar ölçeğinde en azından %16 ila %18 arasında verimliliğe ulaşmıştır; bu, kristalin silikon teknolojisinin teorik verimliliğinin yaklaşık %75’idir.

Her iki malzeme de fiziksel olarak 600 °C sıcaklıkta cam üzerine bırakılabilir. Her iki malzeme de doğrudan yarı iletken olduğundan, birkaç μm kalınlığındaki fotovoltaik olarak aktif katmanlar, ilgili soğurucu malzemenin Eg enerji aralığından daha yüksek enerjiye sahip güneş spektrumunun tüm fotonlarını soğurmak için yeterlidir.

Kadmiyum tellüridin (CdTe) enerji açığı yaklaşık 1,45 eV ve bakır indiyum diselenyumun (CuInSe2) enerji açığı yaklaşık 1,04 eV’dir.

Bununla birlikte, en yeni nesil kalkopirit güneş pilleri için, saf CuInSe2 yerine, toplam indiyum (In) ve galyum (Ga) içeriğine göre galyum payı %20 ila %30 olan Cu(In,Ga)Se2 alaşımı Kullanılmış. 1,12 ila 1,2 eV’lik bir enerji aralığı ile alaşım, teorik olarak elde edilebilir optimum verimlilik değerine daha yakındır.

Kadmiyum tellür (CdTe) ve bakır indiyum di-selenyumun (CuInSe2) iyi elektronik kalitesine sahip ince filmleri yalnızca p-katkılı olarak üretilebilir. Bu nedenle, güneş pili üretimi için, bir yarı iletken p-n-hetero-bağlantısı oluşturmak üzere birinci malzeme ile birleştirilebilen ikinci bir n-katkılı malzeme gereklidir. Her iki durumda da n katkılı kadmiyum sülfit (CdS) kullanılır.

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