Güneş Pilleri

Sınırsız temiz enerji kaynakları olarak önce güneş enerjisi aklımıza gelir. Güneş enerjisini kullanabilmek için güneş ışığını ısıya veya elektriğe dönüştürmemiz gerekiyor. Güneş ışığının enerjisini kullanabilmek için iki seçenek vardır.
Güneş ışığından kazanılan enerji ısı veya elektriktir. Isı güneş kollektörleri ile kazanılır ve genelde sıcak su kazanımı için kullanılınr. Elektrik kazanımı için güneş pilleri gerekmektedir.

Elektrik kazanımı nasıl gerçekleşiyor?


Güneş pilleri (messagebox_info.png Fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 1m2 civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır.

Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir.

Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir.

Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt'tan megaWatt'lara kadar sistem oluşturulur.

Güneş pilleri ile enerji kazanımı için nelere dikkat ekmek gerekir?

  • Güneş pili alanı ve pilin kalitesi,
  • Işığın pile vurduğu açı > 90° açısında vuran foton (ışık) cereyan kazanımı için en verimlisidir,
  • Havanın nem oranı > Düşük nem oranı enerji kazanımı için daha verimlidir,
  • Güneş pilinin kurulduğu coğrafi konum

Güneş Pillerin Yapısı ve Çalışması

pnYarı-iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir. Katkılama, saf yarı-iletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır.

Yarı-iletken madde olarak çok kristalli silisyum kullanılır. P ve n tipi yarı-iletkenler biraraya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel bakımdan nötrdür ve elektrik akımı oluşmaz.
PN eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akım oluştururlar. Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder ve elektrik akımı oluşur.

Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır.

Güneş Pili Sistemi

Güneş pili sistemlerin kurumu ve işlev hale getirilmesi çok kolaydır.

Güneş pilinin ürettiği cereyan denetim birimi tarafından gereğe göre ya akumulatörlere yönlendirilir ve enerjiyi orada depolar yada doğrudan kullanıma bırakır. Denetim birimi güneş pili sisteminin beynidir. Geceleri veya güneşsiz zamanlarda kullanım birimi elektriği doğrudan akumulatörlerden alır. Burada kullanılan akumulatörlerin kapasitesi önemlidir.

Şebeke uyumlu alternatif akım elektriğinin gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir invertör eklenerek akümülatördeki DC gerilim, 220 V, 50 Hz'lik sinüs dalgasına dönüştürülür.

Benzer şekilde, uygulamanın şekline göre çeşitli destek elektronik devreler sisteme katılabilir. Bazı sistemlerde, güneş pillerinin maksimum güç noktasında çalışmasını sağlayan maksimum güç noktası izleyici cihazı bulunur.

Güneş Pili Kullanım Alanları

Güneş pili sistemlerinin şebekeden bağımsız (stand-alone) olarak kullanıldığı tipik uygulama alanları aşağıda sıralanmıştır.

  • Bina içi ya da dışı aydınlatma
  • Dağ evleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılması
  • Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajı
  • Orman gözetleme kuleleri
  • İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemleri
  • Deprem ve hava gözlem istasyonları