Bu yazımızda günümüzde hızla kullanımı artan ve geleceğin de en önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan fotovoltaik teknolojisinden bahsedeceğiz. Fotovoltaik paneller yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken maddeler olarak tanımlanmaktadır.
Güneş enerjisi, yüzyıllar boyunca insanoğlu tarafından değişik şekillerde kullanılsa da güneş enerjisinden elektrik elde edilmesi için gereken ilk çalışmaların 19. Yüzyılın ortalarında başladığı görülmektedir. İlk kez 1839 yılında Fransız bilim adamı Becquerel, elektrolit içerisine daldırılmış elektrotlar arasındaki gerilimin, elektrolit üzerine düşen ışığa bağımlı olduğu gözlemleyerek Fotovoltaik olayını keşfetmiştir. PV hücrenin çalışma prensibi detayına bu yazımızda girmeyeceğiz ancak merak edenler yorum kısmına yazabilirse onunla ilgili de yazı hazırlayabiliriz. Şimdi konumuza geri dönelim.
Fotovoltaik hücreler temel olarak kristal silikon hücreler (C-Si) ve ince film hücreler olmak üzere iki ana gruba ayrılmaktadır. Günümüzde kolay üretim ve düşük maliyetlerinden dolayı kristal silikon hücreler en yaygın kullanılan PV hücre türüdür. Diğer taraftan, ince film teknolojisi de son yıllarda büyük gelişim göstermiş ve pazar payını hızla arttırmıştır.
Silisyumun elektriksel ve yapısal özelliklerinin uzun süre değişmemesi ve üretiminin de kolay olması silisyumu güneş pillerinin ana hammaddesi haline getirmiştir. Silisyumdan üretimi yapılan PV hücreler; tek kristal, çok kristal ve ince film güneş pilleridir. Şimdi bunların kısa tanımlarını yapacağız.
Tek kristal güneş pilleri; Adından da anlaşılacağı üzere tek kristal silisyum maddesinden elde edilen güneş pilidir. Veriminin yüksek olmasına karşın üretim maliyeti yüksektir. Saf tek kristal üretimi oldukça zor ve teknoloji gerektiren bir iştir. Tek kristal güneş pilleri yüksek verimlilik gerektiren yerlerde kullanılır. Verimleri laboratuvar şartlarında %24 tür.
Çok kristal güneş pilleri: Verimi tek kristale göre daha düşüktür ancak üretim maliyetleri oldukça düşüktür. Doğada bulunan Kuartz’ın %90 ı silisyumdan meydan gelir. Kuartz işlenerek %99 oranında silika elde edilir ve bir takım metalürjik işlemlerden geçirilerek çok kristal güneş pili üretimi yapılır. Verimleri laboratuvar şartlarında %18’dir. Güneş pili piyasasının % 63 ünü çok kristal güneş pilleri oluşturmaktadır.
İnce film güneş
pilleri: Güneş pili teknolojisindeki gelişmeler yarı iletken malzemelerin
geniş yüzeylere ince film şeklinde kaplanması yöntemini ortaya çıkarmıştır. Bu amaçla
ince film yarı iletken malzemelerden üretilen fleksible güneş pilleri üretimi
yapılmaya başlanmıştır. Verimlerinin düşük olması ve bozulma oranlarının yüksek
olmasından dolayı henüz piyasada yaygın olarak kullanılmamaktadır. Ancak her
geçen gün üzerinde yapılan çalışmalarla verimleri arttırılmaktadır. İnce filmlerin
verimleri %7-13 aralığındadır.
Güneş hücreleri birbirine
bağlanarak güneş panellerini oluşturur. Güneş panellerinde kullanılan en yaygın
hücreler 12,7x12,7 cm boyutlarındadır. Bu hücrelerden 60-72 adeti
birleştirilerek bir adet güneş paneli oluşturur. Panellerde birbirine seri veya
paralel bağlanarak daha fazla güç elde edilmektedir.
Günümüzde güneş panelleri elektriğin olmadığı yerlerde telekomünikasyon ve aydınlatma için, tarım arazilerinde su pompası için, büyük ölçekte elektrik üretimi için de güneş enerjisi santrallerinde (GES) kullanılmaktadır. Yenilenebilir enerjiye olan ilgiye bakılırsa güneş enerjisi ve güneş panellerine olan rağbet artarak devam edecek gibi görünüyor.
