GENEL BİLGİ:
Güneş pillerinin çalışmasının daha iyi anlaşılabilmesi için bazı temel teorik bilgilerin hatırlanmasında fayda vardır.
l-FOTON ENERJİSİ:
bir fotonun enerjisi E = h.f ile verilir. Formülde; h = 6,625.10- 34 j.s olmak üzere plank sabiti, (f) de frekanstır. (f = c / ***61548; ışık hızının dalga boyuna oranı.) güneş veya herhangi bir ışık kaynağımdan yayılan ısınlar, her biri (h.f) kadar enerji taşıyan fotonların tekil ettiği enerji akımıdır. Foton akısı, ışık demetine birim yüzeyden, birim zamanda geçen fotun sayısı olarak tanımlanır.
2-MADDENİN YAPISI VE YARI İLETKENLİĞİ
Bilindiği gibi madde, pozitif yüklü çok ağır bir çekirdekle, onun etrafında belirli yörüngelerle dolanan elektronlardan meydana gelmiştir. Bu yükler, dış tesiri yoksa birbirini dengeler elektronlar, yörüngelerinin bulunduğu yarıçapa orantılı olarak potansiyel ve kinetik enerji taşırlar. En dış yük yörüngede maksimum 2, sonrakinde 8 ve 3.'de 18 elektron bulunabilir. Elektronlar, ard arda gelen ve her biri belli sayıda elektron bulunduran enerji bandların da bulunurlar. Dışardan enerji alan bir elektron bir üst seviyedeki banda çıkabilir. Daha düşük banda geçen elektronda dışarı enerji yayar. Son tabaka elektronlarına valans elektronları denir ve cisimlerin kimyasal bileşik yapmalarını temin eder. Son tabakası dolmamış bir atomun, bir başka cisme ait komşu atomdan elektron kapmaya yatkınlığı vardır. İçi tabaka elektronları ise çekirdeğe çok sıkı bağlıdırlar. Termik enerji verilirse, elektronun yörüngesi etrafında titreşimi artırır. Genellile atomlarda, ilk tabak hariç, her yörünge iki alt guruptan oluşur ve bunlardan altta olanı iki elektronla doludur.
Elektron, yörüngesini muhafaza ettiği müddetçe ne enerji yayar, nede absorblar. Bir elektron uyarımla, atom terk edecek enerji kazanıp ayrılabilir. Atom (+) iyon şekline geçer.
İzoleli Atomda (gazlarda) Elektronlar; belirli bir enerji bandını işgal ederler. Bir kristalin atomları, kristal içinde muntazam diziler halinde yer alırlar. Atomlar, birbirlerine çok yakındırlar ve elektronlar, birbirine yakın enerjileri temsil eden enerji bandları üzerinde bulunurlar.
Örneğin; bir germanyum atomunda, tek bir atom ele alınırsa atom temel haldedir. Mutlak O sıcaklıkta, elektron minimum enerji seviyesine sahiptir.
Germanyum kristalinde ise, mutlak O sıcaklıkta, temel seviyenin yerini balans banda alır. Bundan sonra, hiçbir elektronun bulunmadığı yasak bölge ve sonra da yüksek enerjili iletkenlik bandı bulunur. Bu sıcaklıkta Ge kristalinde iletkenlik bandında hiçbir elektron bulunmaz, yani kristal ideal bir yalıtkandır.
Ge kristallerinin iletkenlik kazanabilmesi için, iletkenlik seviyesine elektron temin edilmektedir. Bunu için gerekli enerji 0,7 ev civarındadır. Fotoelektrik olay için Eg, kristalin soğurabileceği minimum enerjisini gösterir.
Buna karşın, bir metalik kristalde yasak band yoktur, iletkenliği temin edecek, iletkenlik bandında çok sayıda elektron bulunur.
Elmas için E=7 ev'luk enerji ile elektron yasak bandı geçilebilir. Bunu için malzemeye büyük elektrik voltajı uygulanması gerekir. Bu ise malzemeyi tahrip eder.
Yarıiletkenlerde, yasak bandı geçmek için( l ev) yeterlidir. Oda sıcaklığında kristal atomlarından birkaç tanesinin atomları, iletkenlik bandına geçer ve iletkenliği sağlar. Geride bıraktığı boşluğa da başka bir elektron gelir oda" iletkenliğe katılmış olur. Bir kristal, ortak elektronla birbirine bağlı atomların düzgün olarak yerleşimi ile meydana gelmiştir. İyonik bağdan farklı olan bu birleşmeye kovalet bağ denir. Valans elektronlar, kovalet içinde, bir atomdakinden daha düşük enerji seviyesindedir. Kristali bozmak için,bu enerji farkı kadar enerji gerekir. Bu kristalin kararlılığını gösterir.
a) N TİPİ YARI İLETKEN:
İletkenlik tipini değiştirmek için Si ve Ge içine, periyodik cetvelin 3 ve 5. grup elementleri ilave edilir. Bunlar boş valans elektronu bulundururlar ergimiş halde bulunan germenyum'a arsenik ilave edilirse, her arsenik atomu, bir Ge atomu yerin alacak ve 4 elektronuyla kovalet bağ teşkil edilecek, 5 valans elektronu serbest kalıp iletkenliği temin edecektir. İletkenlik (-) yükle ile temin edildiği için N tipi yan iletken ismini alır. Bu elektronlar, oda sıcaklığında, iletkenlik bandına ulaşır.
b) P TİPİ YARI İLETKEN:
Egimiş germanyumu 3. gurupta 3 valans elektronu bulunduran elemanlar ilave edilerek yapılar, (indium, galyum...), katılaşma sırasında indium atomları kristal örgü içinde germanyum atomunun yerini alır. Kovalet bağ için 3 elektron mevcuttur ve komşu atomdan bir elektron koparak bağ oluşturur. Komşu atomda bir boşluk oluşmuştur. Bu ise elektron hareketine sebep olur. Bir yan iletkenin kullanıla bilme maksimum sıcaklığı, aktivasyon enerjisi ile artar. Kullanılabilme maksimum frekansı, yük taşıyıcıların hareketi ile artar.
GÜNEŞ PİLLERİNİN ÇEŞİTLERİ
Bakır-bakıroksit ve gümüş yarıiletkenleri ile yapılan güneş pilleri, selenyum pilleri ve silisyum güneş pilleri en çok kullanılanlarıdır.
a) SELENYUM GÜNEŞ PİLLERİ:
Saf selenyum, alkali metallerle veya klor, iyod gibi halojenlerle karıştırılarak p tipi yan iletkenler oluşturulur. Bunlar üzerine iyi iletken yada yan iletken ve yan iletken yan geçirgen bir gümüş tabaka birkaç mikron kalınlığında kaplanarak P -N kavşağı oluşturulur. Şekille 3 de bir selenyum güneş pilinin yapısı görülmektedir. Bu pillerin 50 derecenin üzerinde kullanılmamaları tavsiye olunur.
b) SİLİSYUM GÜNEŞ PİLLERİ:
Uzay araştırmalarında kullanılan pillerin çoğu bir türdendir. Silisyum SiOa halindeki kumdan elde edilir. Küçük bir kristal özünüm, eritilmiş potaya daldırlır. Belli hızda belli hızda döndürülürken potadan çıkarılırken soğuması temin edilir ve kristalin büyütülmesi ile güneş pili elde edilir. Eriyik içine p tipi yarıiletkenlik malzemeleri katılır. P tipi kristaller dilimler halinde kesilir. Sıcaklık kontrol edilen P2O5 'li difuzyon fırında N tipi yan iletkenle l0-4 10-5 m derinliğe kadar difüzyon temin edilecek P-N kavşağı oluşturulur.
Silisyum pilleri germanyumla yapılan pillere göre daha büyük açık devre direnci sağlar. Buna karşı silisyumlu pillerin spektral cevabı daha azdır ve kızılötesi ışınlara kadar uzanmaz. Akkor ışık kaynağı kullanılması halinde, Ge uçlarındaki gerilim küçük olmasına rağmen daha büyük akım sağlar. Güneş ışınlan için ise silisyum pil daha uygundur.
Güneş pilleri, pahalı oldukları için ulaşılması güç yerlerde kullanılmaktadır. Metalik iletkenlerin normal sıcaklıktaki özdirençleri 1.6.10-6 - 150.l0-6 ohm.cm aralığında değiştiği halde iyi bir yalıtkanın öz direnci l012- l018 ohm.cm arasında değişmelidir. Özdirençleri 10"3-107 ohm.cm arasında olan elemanlar da yan iletkenlerdir yan iletkenlerdir. Yarıiletkenlerin özdirençleri çok düşük sıcaklıkta yalıtkanlarınkine yalandır. Metallerin aksine, yarıiletkenler sıcak ortamda, soğukta olduklarından daha iletkendirler. Başka bir değişle yarıiletkenlerin öz dirençleri sıcaklık artıkça azalır ve değişim katsayısı metallerinkinden 10 katta daha büyüktür.
Güneş pillerinin çalışmaları ile ilgili teoriyi kısaca şu şekilde özetleyebiliriz. Metallerde atom sayısı kadar serbest elektron iletkenliği temin eder. Yalıtkan kristallerde ise elektronlar düşük enerjili valans bandında bulunur. Bunları iletken hale getirmek için elektron bulunmayan yasak enerji bandlarını geçecek şekilde elektronlarına enerji verilmelidir. Bu enerji 5- 9 ev civarındadır.
Birbiriyle kovalent bağ teşkil ederek bağlanmış yalıtkan kristal atomların içine 3 veya 3. grup elementlerden katılırsa bazı kristal atomlarının yerini bu elementler alacaktır. 5. grupla oluşan yapıdan, katkı elemanlarının 4 elektronu, yalıtkan kristal atomunun 4 elektronunu müşterek kullanarak, dış devresini tamamlayıp kovalent bağ oluşturacak ve bir elektronu açıkta kalıp iletkenliğe katılacaktır. Yan iletken N tipidir. Ve elektronun iletkenlik bandına geçmesi için gerekli enerji bir ev civarındadır. Kristalleşme 3. grup elemanları ile yapılırsa elementin 3 elektronu yalıtkan kristal atomunkilerle müşterek bağ kuracak ve yakın komşu atomdan bir elektron kapıp 4. bağının tamamlarken orada bir elektron boşluğu bırakacaktır. Buda P tipi yan iletkendir ve iletkenlik için l .2-1.5 ev enerji gerektirir.
GÜNEŞ PİLLERİ
Güneş pilleri çevre dostu ve tükenmez enerji kaynağı güneşten, insan ömrü boyunca elektrik üretirler. Türkiye yılda ortalama 2600 saat güneşlenme zamanıyla güneş enerjisinden ekonomik olarak yararlanıla bilinen bir ülkedir. Bu sonsuz enerji kaynağım AES size SIEMENS SOLAR'ın 25 yıl garantili ürünleriyle sunuyor.
***8226; Güneş ışığı hariç herhangi bir yakıta veya şebeke bağlantısına gerek kalmadan elektrik üretebilirler.
***8226; Kullanılan yakıtı her yerde ve bedava bulmak olasıdır.
***8226; Bakım gerektirmezler.
***8226; Güneş pilleri güçlü rüzgarlara, dolu fırtınalarına, sıcaklık değişimlerine dayanıklıdırlar.
***8226; 2400 N/m2 gibi çok yüksek basınçlara dayanacak şekilde dizayn edilmişlerdir.
***8226; Güneş pilleriyle her yerde elektrik üretebilirsiniz.
***8226; Üretim yeri / kullanım yeri arasında uzun kablolar ve bağlantı elemanları olmadığı için kayıplardan kaçınılmış olur.
***8226; Modüler bir sistem olduğu için gerektiğinde, yeni modüller eklenerek güç çıkışı arttırılabilir.
Güneş pillerinden alınan elektrik enerjisi, güneşsiz günlerde ve gece koşullarında kullanılabilmesi için akülerde depolanır. Akülerde aşın şarj ve deşarj olmaması için sisteme şarj regülatörü eklenmektedir. Eğer sistem çıkışında, alternatif akım kullanılmak isteniyorsa, sisteme eklenecek bir inverter sayesinde, DC akım ACÕye dönüştürülebilir.
Haberleşmeden Aydınlatmaya
Bir güneş pili sistemi dizayn etmek için sistemin kurulacağı bölge ve üretilmek istenen enerji miktarının bilinmesi gerekir. Sistem, arzu edilen özel koşullar da göz önüne alınarak istenen koşullarda (Akülerin balom gerektiren veya gerektirmeyen tipte olması, pillerin yerleştirilmesi istenen yer, vs.) dizayn edilebilir..
Güneş pillerinin kullanım alanlarının başında aydınlatma ve haberleşme gelmektedir. Yerleşim merkezlerine uzak yerlerdeki GSM vericilerinin ve radyo istasyonlarının enerjilerini karşılamak için ideal çözümdür. Sizi şebeke bağımlılığından, jeneratörlerin bakım ve işletme masraflarından kurtarır.
Katlanabilir Güneş Pili Siemens Solar M10F SIEMENS SOLAR MI OF kompakt bir çantada hafif, esnek, kolay kurulabilir 5 güneş modülünden oluşmaktadır, MI OF, 12 ve 24 voltluk akü desteğine göre dizayn edilmiştir. Açık arazide kullanılabilen MI OF yedek akü taşıma ihtiyacını ortadan kaldırmaktadır. Bu modül saatte 10W üretir.
M1 OF Özellikleri
***8226; Dual voltaj kolay ***8226; Sessiz ve çevre dostu
akü bağlantısı***8226; Yüksek güç yoğunluğu
***8226; Kompakt tasarım ***8226; Düşük maliyet
(Katlanabilir, hafif)
***8226; Sağlam güvenli yapı
Kentlere Göre Siemens Solar Güneş Pilleri Adetleri
AntalyaManisaAnkaraElazığİstanbulBolu Samsun Gaziantep
kW/günlük ihtiyaç 3 5 7.5103 5 7.5 10 3 5 7.5103 5 7.5 103 5 7.5
Siemens
Solar
SP75
Güneş pili162644552236506618304555203452702440
6076 254260 822845 668520 304565
Akü 120Ah'lık162639521626395216263952162639521626
3952162639521626395213213141
Güneş Pilleri Elektrik Kullanım Şemaları
Küçük DC
Ölçüm istasyonları, ve bireysel kullanımlarda .....Büyük DC
Evler ve endüstriyel kullanımlarda .......................Basit DC
Enerji depolamaksızın direkt beslemek
için (su pompalama) Elektrik şebekesi
ile bağlantı Enerji depolamaya gerek yoktur ........ AC/DC
Hem A/C hemde D/C yüklerinde kullanılır ..........Hybird İlave
Sayın Turfan
Paylaşımın için teşekkürler. Hemen internette türkçe birşeyler aradım konu ile ilgili. Birşey yakalayamadım.Kentlere göre verilen güneş pil adetlerini tam anlayamadım. Fakat konu ilginç ilerisi olan bir konu ilgilenmeye değer
LinkBack URL
About LinkBacks
Alıntı
