Güneş Pilleri

GNE PLLER (SOLAR CELLS)

Ziya Orhan

Atatrk niversitesi

Kathal Fizii B. D.

ZET

Gne Pili Nedir?

Gne Pillerinin Tarihi Geliimi

Gne Enerjisinin nemi ve Trkiye asndan gne enerjisi

Gne Pilinin Yaps ve alma Prensibi

Gne Pillerinde Baz Kavramlar

Gne Pili Trleri

Gne Pili Uygulamalar

Gne Pillerinin Gelecei

Sorular

GNE PL NEDR?

Gne pilleri ya da fotovoltaik piller,

yzeylerine gelen gne n dorudan elektrik enerjisine dntren yariletken malzemelerden

yaplm aygtlardr.

GNE PLLERNN TARH GELM

1839 ylnda Becquerel, elektrolit ierisine daldrlm elektrotlar arasndaki gerilimin, elektrolit zerine den a baml olduunu gzlemleyerek fotovoltaik olayn bulmutur.

Katlarda benzer bir olay ilk olarak selenyum kristalleri zerinde 1876 ylnda G.W. Adams ve R.E. Day tarafndan gsterilmitir.


1914 ylna kadar yaplan gne pillerinin verimlilii %1 deerine ancak ulaabilmitir.

Gerek anlamda gne enerjisini %6 verimlilikle elektrik enerjisine dntren gne pilleri ilk kez 1954 ylnda Chapin tarafndan silikon kristali ile gerekletirilmitir.


Fotovoltaik g sistemleri iin dnm noktas olarak kabul edilen bu tarihi (1954) izleyen

yllarda aratrmalar ve ilk tasarmlar, uzay aralarnda kullanlacak g sistemleri iin yaplmtr.

Gne Pilleri ve dier yenilenebilir enerji kaynaklarna gerek anlamda ilgi, 1973 ylndaki 1. petrol bunalmn izleyen yllarda olmutur.

GNE ENERJSNN NEM

Enerji ihtiyacnda kullanlagelen fosil yaktlarn ;

1-evresel zararlar,

2-Kresel olarak artan enerji talebine, yeterli gelmeyii,

3-Her lkenin ayn dzeyde fosil yakta sahip olmay

Yenilenebilir Enerji Kaynaklarna

olan ilgiyi arttrmtr.

GNE ENERJSNN NEM

Gne Enerjisi potansiyelinin dier enerji trleriyle karlatrlmas.

Fosil

Yaktlar

GNE ENERJSNN NEM

Gne panellerinin, enerjiye ihtiya olan her yerde, yerinde kaynaklk etmesi.

TRKYE AISINDAN GNE ENERJS

llere gre yllk metrekareye den gne radyasyonu.

GNE PLNN YAPISI VE ALIMASI

Gne nn elektrik enerjisine dnm iin, gelen fotonlar tarafndan fotovoltaik cihaz ierisinde hem pozitif hem de negatif yklerin oluturulmas ve oluan bu ykleri harici bir elektrik devresine doru ynlendirmek iin bir elektrik alann oluturulmasna gerek vardr.

Geleneksel inorganik malzemeler kullanlarak retilen gne pillerinin genel yaps.

Geleneksel inorganik yar iletkenlerden yaplm gne pilleri p-tipi ve n-tipi olmak zere iki katmandan oluurlar. Bu katmanlar sandvi eklinde p-n eklemi oluturmak amacyla birletirilirler. Eklem blgesinde bir deplasyon blgesi ve elektrik alan oluur. Yar-iletken a maruz brakldnda, E=h. eitlii ile ifade edilen foton enerjisi, bant aral eiinden daha fazla ise bu fotonlarn enerjileri yar-iletken malzemenin elektronlar tarafndan sorulurlar. Bu sayede uyarlm ykler iletim bandna geip d kontaklara iletilirler.


Her negatif ykl elektron iin, bir hareketli pozitif yk yani boluk (hole) yk oluur. Oluan boluk yk ve elektronlardan p-n eklemine

yakn olanlar elektrik alann etkisiyle ters ynde hareket edip kontaklara ularlar.

Buradan da kontaklara bal elektrik devresini geip enerji kaybederler ve devrenin dier tarafndaki kontak zerinden yar-iletken malzemenin valans bandna geri dnerler.

Elektronun gelen foton tarafndan uyarlmas ve elektrik akmnn olumas.


Gne piline gelen fotonlardan, enerjisi yar iletken malzemenin bant

aralndan byk olanlar elektron-hol ifti oluturabilirler ve bylece enerji dnm srecine katkda bulunabilirler.

Enerjisi, dk olanlar e-h ifti oluturamazlar.

Bu nedenle verimli gne pilleri tasarmna yn veren temel faktr aktif tabakann sourabildii gne spektrumu araldr.

Gne Spektrumu

GNE PLNDE BAZI KAVRAMLAR

GNE PL KARAKTERST

Dolum Faktr (Filling Factor, FF): FF, en fazla 1

deerini alabilen ve karakterize edilen gne pilinin ideal gne piline ne kadar yakn olduunu gsteren bir ifadedir. 1 deeri pilin ideal olduu anlamna gelir. Dolum faktr yle hesaplanr:

G Dnm Verimi (): Fotovoltaik hcrelere gelen gne enerjisinin ne kadarnn elektrik enerjisine dntn gsteren bir parametredir. G ktsnn g girdisine oranyla bulunur.

AIR MASS -1

Air Mass (AM):Gne nlarnn bir ksm atmosferden geerken su buhar ,karbon dioksit, metan,ozon ,oksijen

ve toz bulutlar nedeniyle emilime urar ve gcnde azalma olur. Bu emilimin miktar ise n atmosfer iinde ald yolla orantldr.

Gne nlar atmosfere dik olarak girip yere ulaana kadar aldklar mesafe en ksa mesafedir ve bu l ile ifade edilir. Inlarn herhangi bir ayla gelip yere kadar aldklar mesafe ise l0 ile ifade edilirse bu iki mesafenin oranna (l/l0) Air Mass katsays denir.

AIR MASS-2

Atmosfer dndaki gne tam dik durumdayken gne spektrumu AM0 olarak ifade edilir. AM1.0 ise

gne dik konumdayken deniz seviyesindeki gne parlakln ifade eder. AM1.5, gne dik konumuna gre 48,2 a yaptnda deniz seviyesindeki gne parlakln ifade eder. AM1.5 spektrumuna gre yere den k gc 1000W/m2dir. AM1.5 spektrumu gne pili karakterizasyonunda

kullanlan standart k spektrumudur.

GNE PL TRLER

1) Amorphous Silicon solar cell (a-Si)

2) Biohybrid solar cell

3) Buried contact solar cell

4) Cadmium telluride solar cell (CdTe)

5) Concentrated PV cell(CVP and HCVP)

6) Copper indium gallium selenide solar cells (CI(G)S)

7) Crystalline silicon solar cell (c-Si)

8) Dye-sensitized solar cell (DSSC)

9) Gallium arsenide germanium solar cell (GaAs)

10) Hybrid solar cell

11) Luminescent solar concentrator cell (LSC)

12) Micromorph (tandem-cell using a-Si/c-Si)

13) Monocrystalline solar cell (mono-Si)

GNE PL TRLER

1) Multijunction solar cell (MJ)

2) Nanocrystal solar cell

3) Organic solar cell (OPV)

4) Perovskite solar cell

5) Photoelectrochemical cell (PEC)

6) Plasmonic solar cell

7) Plastic solar cell

8) Polycrystalline solar cell (multi-Si)

9) Polymer solar cell

10) Quantum dot solar cell

11) Solid-state solar cell

12) Thin film solar cell (TFSC)

13) Wafer solar cell, or wafer-based solar cell (synonym

for crystalline silicon solar cell)

Birok gne pili tr olmasna ramen btn gne pilleri;

1- Aktif tabakada kullanlan malzemeye gre organik yada inorganik diye ikiye ayrlrlar.

2-Mimari yaplar farllk gsterse de iki elektrot arasnda elektron verici bir malzeme ile elektron alc bir malzemenin bir araya gelmesiyle oluur.

Gne pili verimlerinin yllara gre deiimi.

OK EKLEML GNE PLLER

% 40,7 dnm verimi

ORGANK GNE PLLERNN YAPISI

HOMO: En yksek dolu molekler orbital.

LUMO: En dk bo molekler orbital

O.G.P. FABRKASYON PROSES

P3HT:PCBM (aktif

tabaka, organik

yariletken.p-n)

PEDOT:PSS (boluk tayc katman).

ITO ( ndiyum Tin Oksit)

PCBM:P3HT

PEDOT:PSS

ITO

Al Kontaklar

Ik

GNE PL UYGULAMALARI

GNE PANELLER

Gne Hcreleri birbirlerine seri ve

paralel balanarak istenilen volt ve

amperde gne panelleri elde edilir.

Hcre

panel

DEPOLAMA VE DCAC KAYNAK

Bataryalar

arj kontrol cihazlar

Dntrcler

retim fazlasn ehir ebekesine satma.

Ya da yetersiz

durumlarda ebekeden beslenme.

GNE TAKP SSTEMLER

Gne paneline gelen gne nlarnn sadece dik bileenleri enerji dnmne katk salamaktadr.

Gne takip sistemleri zerindeki dedektrler ile gelen n asn alglayp yine zerindeki DC motorlar ile panelin gnee dik bir ekilde ynelmesini salayan sistemlerdir.

ELEKTRK ENERJSNE HTYA OLAN

HER ALANDA

GNE PLLERN

KULLANALABLRZ

GNE PLLERNN GELECE

Var olan gne pili trlerinde verim art.

Yeni tr gne pilleri

Sanayiye dnk Verim/Maliyet oran uygun malzemeler.

Organik meneli gne hcreleri iin daha verimli organik yariletken malzemelerin sentezi.

ok eklemli gne pillerinde sanayiye dnk fabrikasyon yntemleri.

NELER ANLATILDI?

Gne Pilinin tanm

Gne Pillerinin Tarihi Geliimi

Gne Enerjisinin nemi ve Trkiye asndan gne enerjisi

Gne Pilinin Yaps ve alma Prensibi

Gne Pillerinde Baz Kavramlar

Gne Pili Trleri

Gne Pili Uygulamalar

Gne Pillerinin Gelecei

KAYNAKLAR

smail H. Alta, fotovoltaj gne pilleri:yapsal zellikleri ve karakteristikleri.

Ercan Erdodu, gne pillerinin teorik ve deneysel incelenmesi.

Hasip abalak, organik gne pillerinde donor-akseptrorann fotovoltaik performansnn analizi.

Yakup Hame ve ark.,Polimer gne pilleri yapm

www.nrel.gov

www.wikipedia.org

www.emo.org.tr

www.eie.gov.tr

Muhtelif web siteleri (resimler)

TEEKKRLER

Güneş Pilleri

Documents

Transcript of Güneş Pilleri