Güneş pillerinin verimliliği, boşluk enerjisi yukarıdan aşağıya doğru azalacak şekilde, farklı bant boşluklarına sahip birkaç hücrenin istiflenmesiyle önemli ölçüde artırılabilir. Bu şekilde her bir güneş pili, güneş spektrumunun bir kısmını maksimum verimlilikle dönüştürür. Düzenleme aşağıdaki gibi olmalıdır: Üst hücre, geniş aralıklı bir yarı iletkenden oluşur.

Spektrumun kısa dalga boyu kısmını çevirir ve diğer kısmını aşağıdaki hücrelere iletir vb. Güneş spektrumunu ve onun alt bölümünü, tandem bir düzende üç güneş pili ile gösterir. (Tanem başlangıçta iki hücreye atıfta bulunsa da, artık daha fazla hücreli düzenlemeler için de kullanılmaktadır.)

Seri bağlantıdaki iki hücrenin maksimum teorik verimi %41,9’dur ve daha fazla sayıda hücre ile %50 aşılabilir. Bu tür tandem düzenlemeleri, amorf silikon ile daha önce gösterildiği gibi bir dizi ince film ile gerçekleştirilebilir veya bunlar yoğunlaştırma sistemlerine dahil edilebilir.

III-V bileşiklerine ve güneş spektrumunun uygun bölünmesine dayanan üç alt hücreden oluşan yekpare bir yoğunlaştırıcı hücreyi gösterir. Teknolojik bir sorun, hücreler arasında doğrultucu kavşakların bulunmasıdır. Tünel kavşakları ile köprülenmeleri gerekir. Şekil, bu hücrelerin karmaşıklığını göstermektedir.

Tandem hücrelerle bağlantılı bir sorun, seri bağlı hücrelerde her hücrede eşit sayıda fotonun emilmesi (ve dönüştürülmesi) gerekmesidir. Bu, ancak AM 1.5 gibi belirli bir spektral dağılımda gerçekleştirilebilir.

Bu dağılım karasal koşullar altında değiştiği için spektral uyumsuzluk meydana gelecektir. Bariz ama karmaşık bir çözüm, her hücreye ayrı kontaklar sağlamaktır. Mekanik olarak istiflenmiş hücrelere sahip böyle bir düzenleme gösterilmektedir.

Güneş ışığının yoğunlaştırılması, dönüştürme maliyetini azaltmak için III-V hücreler için uygun bir yaklaşımdır. Bir yandan, III-V hücreleri ile en yüksek verimlilikler elde edilebilir; öte yandan çok pahalılar. Konsantrasyon, yalnızca güneşi izleyen optik elemanlar tarafından yoğunlaştırılabilen doğrudan güneş ışığı ile mümkündür.

Konsantrasyon faktörü çok yüksekse, o zaman güneş pilinin maliyeti sistem maliyetinin sadece küçük bir kısmıdır ve bu nedenle, verimlilik çok yüksek olduğu sürece güneş pilleri pahalı olabilir. Bu amaçla, tandem sistemler de dahil olmak üzere yüksek maliyetli III-V bileşikleri bile mümkündür.

Voc, ışık tarafından üretilen akım yoğunluğunun logaritmasıyla orantılı olduğundan, radyasyonun konsantrasyonu da verimliliğin artmasına yol açar. Bu etki gösterilmiştir. Verimlilik yükselir ve maksimuma çıkar çünkü çok yüksek konsantrasyonlarda seri direnç devreye girer. Bir güneş pili için rekor dönüştürme verimliliği, yüksek ışık konsantrasyonunda %38 ile bir tandem hücre tarafından tutulur.

Nano-kristalin boya duyarlı güneş pilleri, hızlı bir rejeneratif fotoelektrokimyasal işlemin mekanizmasına dayanır. Bu tip güneş pilinin geleneksel hücrelerden temel farkı, ışık emiliminden sorumlu fonksiyonel öğenin (boya) yük taşıyıcı taşımanın kendisinden ayrılmasıdır.

n-tipi yarı iletken TiO2 söz konusu olduğunda bu, TiO2-elektrolit arayüzünde emilen bir foton tarafından boya uyarımı ve TiO2’ye bir elektron enjeksiyonu ile başlayan bir çalışma döngüsüyle sonuçlanır. Enjekte edilen elektronlar ön elektrota (şeffaf bir TCO camı) geçebilir ve harici bir akım olarak çıkarılabilir.

Boya daha sonra bir organik çözücüye ve redoks çifti iyodür/triiyodüre dayalı bir redoks elektroliti ile indirgenir. Redoks elektroliti ayrıca karşı elektrot (aynı zamanda bir TCO camı) ve boya molekülleri arasındaki yük aktarımını da gerçekleştirir. Düşük dirençli bir elektron transferi için karşı elektrot, redoks reaksiyonu için bir katalizör görevi gören bir miktar Pt ile kaplanır.

Güneş paneli verimlilik hesabı
Güneş paneli verimliliği
Verimi en yüksek güneş paneli
Organik güneş pilleri
Güneş enerjisi ve güneş pilleri
Güneş pili çalışma Prensibi
Güneş pili nerelerde kullanılır
Güneş paneli ile güneş pili arasındaki fark

Yalnızca yarı iletken yüzeye doğrudan bağlı boya moleküllerinin, %90’dan fazla bir kuantum verimiyle yarı iletkene yük taşıyıcıları verimli bir şekilde enjekte edebildiği gösterilebilir. Bir boya tek tabakasının toplam ışık absorpsiyonu yalnızca küçük olduğundan, bu, gelen ışığa göre fotoakım verimini %1’in çok altında bir değerle sınırlar.

Bu mekanizma, yaklaşık 1.000’lik bir pürüzlülük faktörü ile sonuçlanan nano gözenekli bir morfolojiye sahip titanyum dioksit elektrotlarının hazırlanmasıyla önlenebilir. 90’ların başlarında şaşırtıcı derecede yüksek verimlilik ve iş arkadaşlarının duyurulmasından sonra, bu tür güneş pilleri, geniş alanlı ve düşük maliyetli güneş enerjisi hedefleyen güçlendirilmiş bir geliştirme aşamasındadır.

İlk deneysel başarının ardından, bileşenlerin malzeme parametrelerini I–V karakteristiği ve spektral yanıt gibi tüm hücrenin elektriksel performansıyla ilişkilendiren ilk nicel modellerin oluşturulması yaklaşık on yıl sürdü.

Boya sensitizasyonu kavramının en büyük avantajı, iletim mekanizmasının, geleneksel inorganik hücrelerin azınlık taşıyıcı nakline karşıt olarak çoğunluk taşıyıcı nakline dayalı olmasıdır.

Bu, TiO2 yarı iletkenindeki yük taşıyıcıların toplu veya yüzey rekombinasyonunun gerçekleşemeyeceği anlamına gelir. Bu nedenle, saf olmayan başlangıç malzemelerine ve herhangi bir temiz oda adımı olmaksızın basit bir hücre işlemeye izin verilir, bu da %7-11’lik umut verici dönüşüm verimlilikleri ve fotoelektrokimyasal güneş enerjisi dönüşümü için düşük maliyetli bir cihaz umuduyla sonuçlanır. Bununla birlikte, saf olmayan malzemeler, hücrelerin ömrünü büyük ölçüde azaltabilir.

Boya ile duyarlı hale getirilmiş hücrelerin en önemli konusu, dış ortam koşullarında meydana gelen zaman ve sıcaklık aralıklarındaki kararlılıktır. İçsel bozulmanın önemli ölçüde azaltılabileceği gösterilebilse de, sıvı elektrolitin aşırı koşullar altındaki davranışı hala bir sorundur.

Bu hücrelerin başarılı bir şekilde ticarileştirilmesi için, kapsülleme/mühürleme, renklendirme ve elektrolit dolumu, dolumun son kapanışı da dahil olmak üzere tam otomatik hatlara aktarılmalıdır.

Bu nedenle, sıvı elektrolitin bir jel elektrolit, katı hal elektrolit veya p-iletken polimer malzeme ile değiştirilmesi için önemli bir çaba harcanır. Şimdiye kadar p-tipi iletken malzemeler kullanılarak elde edilen en iyi verimler %1 aralığındadır. Son zamanlarda, Toshiba tarafından bir jel elektrolit kullanılarak %7’nin üzerinde yüksek verimlilikler açıklandı.

Bu hücrelerin elektronik cihazlara olası bir entegrasyonu açısından, nanometre büyüklüğündeki TiO2’nin şeffaf iletken oksit (TCO) cam üzerinde 400◦C’nin üzerindeki sıcaklıklarda gerekli sinterleme adımı belli bir dezavantaj olabilir. Bu termal bütçe nedeniyle, cam elektrot, hücrelerin şeklini düz bir tasarımla sınırlayan tek unsurdur.

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