Güneş Pili
Son zamanların en fazla tercih edilen enerji kaynaklarından bir tanesi güneş enerjisidir. Güneş enerjisinden elektrik üretilmesi hem ekonomik hem de doğa dostu bir seçenek olduğu için günden güne de kullanımı artmaktadır. Güneş enerji sistemlerinin söz konusu olduğu her yerde akla ilk gelen terim ise ‘güneş pilleri’dir. Güneş enerji sisteminin çalışma mekanizması güneş pilleri sayesinde oluşmaktadır.
Güneş Pili Nedir?
Güneş pili, diğer adıyla fotovoltaik piller güneşten aldıkları ışınları elektrik enerjisine çeviren araçlardır. Güneş panelleri çok sayıda güneş pilinden meydana gelerek güneş enerji sistemini oluşturur. Güneş pili fotovoltaik hücrelerinden meydana gelir ve hücre tabakasının kırılma ve çatlama gibi durumlarda enerji kaybına yol açmaması için yansıma önleyici koruma ve kaplama katmanlarından meydana gelir.
Güneş pili katmanlarında N tipi ve P tipi olarak isimlendirilen yarıiletken maddeler yer alır. Bu yarıiletken maddeler eriyik haldeyken istenilen maddeyle kontrollü bir şekilde katkılandırılarak üretilirler.
Güneş pili kullanım alanları oldukça geniştir. Aydınlatma sistemleri, tarımsal sulama sistemleri, orman gözetleme kuleleri, meteoroloji istasyonları, elektrik dağıtım sistemleri, haberleşme sistemleri, petrol boru hatları, deniz fenerleri, alarm sistemleri, güvenlik kameraları ve şebeke bağlantısı olmayan evler güneş pili kullanılan başlıca alanlardır.
Güneş Pili Yapımı?
Güneş panellerini oluşturan güneş pillerinin ana materyalinde yaygın olarak kristalli silisyum malzemesi kullanılır. Bu materyallerin farklı şekillerde işlenmesi, farklı güneş pili çeşitleri üretilmesini sağlar. Güneş pili yapımı için silisyum dışında kullanılan başka malzemeler de vardır. Bunlar; amorf silisyum, galyum arsenik, bakır indiyum diseleneid, kadmiyum tellür ve optik yoğunlaştırıcı hücreler şeklindedir. Fakat kullanışlılık ve verimlilik oranı en uygun olan kristalli silisyumdur. Güneş pili yapımı temelinde kullanılan yarıiletken kristali silisyum malzemesi şekillendirilerek piramit, dikdörtgen, kare veya daire biçiminde üretilebilir.
Yarıiletken maddelerin eriyik hale getirilip katkılandırılmasının ardından güneş pili yapımı ikinci adımı bu pillerin seri veya paralel bağlanarak bir modül oluşturmasıyla devam eder. Yani güneş pilleri güneş modüllerini, güneş modülleri de paralel veya seri bağlanarak güneş panellerini oluşturur.
Güneş Pili Çalışma Prensibi
Güneş pili çalışma prensibi öncelikle güneş ışınlarının güneş pili hücrelerine düşmesiyle başlar. Güneş pilleri üzerine düşen ışınlar, bu pilleri oluşturan fotovoltaik hücreler ile absorbe edilir. Gelen ışının bir kısmı fotovoltaik hücrelerde absorbe edilirken, bir kısmı aynen yansıtılır, bir kısmı da güneş hücresinden geçer. Elektrik üretimini sağlayan aşama ise güneş pilinin absorbe ettiği ışınlardır.
Güneş pili çalışma mekanizması bu farklı tipteki güneş hücrelerinden elektron koparmasıyla devam eder. Güneş pillerinde kullanılan N tipi ve P tipi yarıiletken malzemeler arasındaki fark elektron yoğunluklarıdır. Fotovoltaik hücre üzerine düşen gün ışığı önce daha çok elektron bulunan P tipi yarıiletkene ulaşarak elektron koparır ve böylece elektron sayısı daha az olan N tipi yarıiletkene doğru akarak elektron kazandırmış olur. İki yarıiletken arasındaki bu tek yönlü ve sabit elektron akışı güneş panellerinden elde edilen doğru akımı oluşturmuş olur.
Elde edilen bu doğru akım, elektronlar sayesinde tüm enerji sistemi devresinde aynı mantıkla akarak sistemin elektrik üretimini sağlayarak p tipi yarıiletkene geri döner.
Güneş Pili Çeşitleri
Güneş pillerini oluşturan malzemenin farklı şekillerde katkılandırılmasının
güneş pili çeşitlerini oluşturduğunu belirtmiştik. Günümüzde en çok kullanılan, en verimli güneş pili çeşitleri monokristal ve polikristal güneş pilleridir. Aslında güneş panelleri de buna göre adlandırılarak piyasada " monokristal güneş paneli "şeklinde yer almaktadır. Bu iki çeşidin yanı sıra verimi daha düşük olan Amorf silikon güneş pilleri ve CIS (Copper Indium Diselenid) güneş pilleri de vardır.
Monokristal güneş pilleri: Güneş pilleri arasında en yaygın kullanılan ve en yüksek verime sahip olan monokristal güneş pili çeşididir. Bu tip güneş pili yapımı esnasında kullanılan malzeme homojen atomik yapıya sahip olduğu için yaklaşık %20 oranında verim sağlar. Bu tip güneş pillerinin üretimi hem daha zor hem de yüksek maliyetli olduğu için monokristal güneş pili fiyatları daha yüksektir. Fakat özellikle ev gibi uzun süreli sorunsuz bir kullanım beklentisi olan alanlardaki güneş enerji sistemlerinde monokristal güneş panellerinin kullanılması tavsiye edilir.
Polikristal güneş pilleri: Monokristal pillerdeki homojen yapının yanı sıra polikristal güneş pili yapımı esnasında kullanılan malzeme birçok monokristalin bir araya gelmesiyle oluşur. Verimlilik oranı yaklaşık %16 olan polikristal CIS pillere göre daha yüksek, monokristallere göre daha düşük verime sahiptir. Fiyat performans açısından oldukça yeterli oldukları için daha hesaplı ve kaliteli kullanım sunmaları sayesinde piyasada en fazla üretilen, kullanılan güneş pili çeşididir.
CIS (Copper Indium Diselenid): Diğer güneş pillerine kıyasla çok daha ince tabakalı ve %10 verimlilik oranına sahip olan CIS güneş pili, kolay montaj, düşük maliyet, hafiflik ve geniş yüzeyde rahat kullanım gibi özellikleri sayesinde avantajlıdır.
Amorf silikon güneş pilleri: Pillerin üretiminde normalde kullanılan kristal yapılı silisyum yerine kristal yapılı olmayan malzemeden üretilirler. Amorf silikon güneş pilleri verimlilik kapasitesi tüm güneş pilleri arasında en az oranda olandır. Verimlilikleri %5 ile %8 arasında değişir.
