Gunes pilleri
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Gunes pilleri

on

  • 8,110 reproducciones

güneş enerjisinden elektrik üretimi

güneş enerjisinden elektrik üretimi

Estadísticas

reproducciones

reproducciones totales
8,110
reproducciones en SlideShare
8,109
reproducciones incrustadas
1

Actions

Me gusta
1
Descargas
187
Comentarios
0

1 insertado 1

http://www.slashdocs.com 1

Accesibilidad

Categorias

Detalles de carga

Uploaded via as Microsoft Word

Derechos de uso

© Todos los derechos reservados

Report content

Marcada como inapropiada Marcar como inapropiada
Marcar como inapropiada

Seleccione la razón para marcar esta presentación como inapropiada.

Cancelar
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Tu mensaje aparecerá aquí
    Processing...
Publicar comentario
Edite su comentario

Gunes pilleri Gunes pilleri Document Transcript

  • 1.GİRİŞİnsanların güneş enerjisinden teknolojik olarak yararlanması, yani güneş enerjisini kendigeliştirdiği yollarla başka enerjilere dönüştürmesi, bir hayli eskilere dayanır. Bilinen ilkuygulamalardan biri, Arşimed’in Sirakuza’da güneş ışınlarını büyük aynalarla yoğunlaştırarakdüşman gemilerine odaklaması ve onları yakması olarak bilinir.17.yy da, yine aynalarla güneş ışınlarının yoğunlaştırılarak odun yığınlarının yakılmasındakullanıldığı, 18.yy da yoğunlaştırılmış güneş ışınlarının kimyasal tepkimelerde ve güneşocaklarında kullanıldığı görülür. 19.yy da güneş enerjisi uygulamaları artmıştır.Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi ile metal eritme, su dağıtma, buhar üretme, güneşle çalışanbuhar makinası, baskı makinası gibi yapılan çalışmalar, uygulama örnekleri olarakgösterilebilinir.20.yy da insanların yaşamına giren petrol, güneş enerjisi kullanımıyla ilgili gelişmeleri birölçüde frenlemiştir. Bununla birlikte, 1974’deki yapay petrol bunalımı ve petrol fiyatlarınınartması sonucu güneş enerjisi üzerindeki çalışmalar, yeniden hız kazanmıştır. Özellikleevlerde sıcak su sağlanmasında güneş toplaçları kullanımı bu yüzyılda yaygınlaşmıştır. Yine,yoğunlaştırılmış güneş enerjisinin kullanıldığı güneş santralleri bu yüzyılda yapılmayabaşlanılmıştır.1954 yılında Bell laboratuarında güneş pillerinin geliştirilmesi ile güneş pilleri güneşenerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren aygıtlar olarak giderek yaygın kullanımalanları bulmuşlardır. Güneş pillerinin ilk büyük ölçekli uygulama alanı, uzay çalışmalarındaolmuştur. Uzay araçlarına enerji sağlamada bu piller en uygun araçlar olmuşlardır. Önceleriküçük ölçeklerde çeşitli yerlerde kullanılan güneş pilleri giderek daha geniş kullanımalanlarına yayılmışlardır. Yaygın kullanımla birlikte bu pillerin fiyatları da oldukçadüşmüştür. Bu gün bu pillerle çalıştırılan güneş otomobilleri, güneş uçağı, elektrik şebekesineuzak yerlerdeki uygulamalar, güneş pilleri ile çalışan elektrik santralleri bulunmaktadır.Günümüzde yapılan çalışmalarla güneş pillerinin verimliliği arttırılmaya, maliyetleriazaltılmaya ve daha yaygın kulanım alanları bulunmaya çalışılmaktadır. Çünkü güneş enerjisiçevreye asla zarar vermeyen, taşınma sorunu olmayan, sınırsız ve bedava bir enerjikaynağıdır. Laboratuar koşullarında bile günümüzde en kaliteli güneş pillerinin veriminin%24.5 olduğu göz önüne alınırsa daha uzun yıllar bu konu üzerine çalışmalar yapılacağı yeniyöntemler bulunmaya çalışılacağı aşikardır. Yeni yöntemler ve kullanım alanlarıkeşfedildikçe dünyanın petrol yakıtlarına olan bağımlılığı günden güne azalacak ve belki birgün yok olacaktır. Bu da şüphesiz ki hem ülke ekonomimiz için hem de ekolojik sistem içinvazgeçilmez bir nimettir. 1
  • 2.GÜNEŞDünyamızdan uzaklığı 147 milyon km olsa da, biz insanlar ve diğer canlıların bağımlı olduğu birenerji kaynağıdır Güneş.Modern yaşamda enerjiye olan bağımlılığımız gittikçe artarken, aynı zaman da çevreyeverdiğimiz tahribatın (biraz geçte olsa) farkına varıp çevreyle uyumlu ve daha temiz enerjikaynaklarına yönelmekteyiz.Elektrik, petrol ürünleri (mazot, gaz yağı) gibi ürünlerin ekonomik olarak fazla pahalı olması vesözü edilen kaynakların üretim ve kullanım aşamasında çevreye verdiği zararlar göz önündebulundurulduğunda güneş enerjisinin ne kadar önemli olduğu ortaya çıkmaktadır. (a) (b)Şekil 2.1: (a) Güneş sistemi, (b) güneşin yapısıTükenmekte olan geleneksel enerji kaynaklarına alternatif olarak temiz, tükenmeyen, bedava, vetaşıma sorunu olmayan ve yenilenebilir enerji kaynaklarının en önemlisi güneş enerjisidir.Dünyadan gözlendiği kadarıyla güneş 4 haftada bir dönüş yapan 1,4.106 km çapında bir küreşeklindedir. Dünyadan uzaklığı 1,5.108 km olan güneşin dış kısmı düşük yoğunluklu gazbulutları, iç kısmı ise kütlesel çekiminin altında çok yoğun plazmadan oluşmuştur. Ortalamayüzey sıcaklığı 5763 K olarak hesaplanmaktadır. Güneş sürekli bir fizyon reaktörü gibiçalışmaktadır. Güneşin iç kısımlarındaki milyonlarca Kelvin sıcaklıkta oluşan bu tepkimelersonucu bir miktar kütle enerjiye dönüşmektedir. 1 helyum çekirdeği başına 26,7 milyon elektronvolt ve 1 kg helyum çekirdeği başına da 1,39.1011 kcal enerji açığa çıkmaktadır. Bu enerji uzayaradyasyon şeklinde yayılmaktadır. Güneşte belirtilen tepkimelerle saniyede 564 milyon ton H 2‘den, 560 milyon ton He (helyum) oluşmakta ve 4 milyon ton kütle enerjiye dönüşmektedir.Buna göre; = (4.109).(3.108) = 3,6.1029 watt. Yani güneş saatte 1,296.1029 kj enerjiyaymaktadır. Bu yapıdaki güneşin yıllık enerjisi Q = 40 milyon ton taş kömürünün enerjisinedenk olmak üzere 5000 Q ‘ ya eş değerdir. Buna karşın dünyada yılda tüketilen enerji 0,2 Qcivarındadır. Yani güneş bir yılda dünyada tüketilen enerjinin 25000 katı enerji yayıyor. 2
  • Bu temiz, taşıma sorunu olmayan ve bedava enerjiden ilerleyen teknolojiler sayesinde vetükenen geleneksel enerji kaynaklarının da insanoğlunu mecbur bırakması nedeniyle mümkünolduğu ölçülerde faydalanılmaya çalışılmaktadır. Günümüzde güneş enerjisiyle ilgili çalışmalardaha da hız kazanmıştır.2.1.Güneşin YapısıGüneş,1.39x109 m çapında yoğun sıcak gazlar içeren bir küredir ve dünyadan 1.5x1011muzaklıktadır. Yüzey sıcaklığı 5770 K dir. Bu sıcaklık merkeze doğru 4x10 6 ile 8x106 K arasındadeğişim gösterir. Sudan 100 kez daha yoğundur. Güneşten gelen raydan enerji çeşidi füzyonreaksiyonlara uğramaktadır. Güneşteki yüksek sıcaklıktan dolayı elektronlar atomçekirdeklerine ayrılır. Bu sebeple, güneşte serbest elektron ve atom çekirdekleri bulunur. Dörthidrojen çekirdeği birleşerek, bir helyum çekirdeğini oluşturur. Fizyon adı verilen bu reaksiyonçok yüksek sıcaklıkta oluşur. Güneşte oluşan helyum miktarı, harcanan hidrojen miktarındandaha azdır. Aradaki fark güneş ışınımı ile oluşan enerjiyi verir. Bu enerji çeşitli dalga boylarındaışınlar halinde dünyaya ulaşır. Güneşten dünyaya ışınlar 32o açı ile gelir.2.2.Atmosfer Dışı Güneş IşınımıAtmosfer dışında güneş ışınlarına dik birim alana bütün dalga boylarında bir anda gelen güneşışınımının değeri dünya-güneş mesafesi değiştiğinden sabit değildir. Bunun için ortalama dünya–güneş uzaklığındaki güneş ışınımı değerinin kullanılması hesaplamalarda kolaylık sağlar. Budeğere “güneş sabiti” denir. Bu değer son yıllarda yapılan ölçümler ve hesaplamalar sonucunda% 1 hata ile 1367 W/m2 olarak kabul edilmiştir.2.3.Güneş Işınımı ÖlçümleriGüneş ışınımı bileşenlerinin ölçümü için çeşitli cihazlar geliştirilmiştir. Bu cihazlardandirekt,difüz ve yansıyan güneş ışınımı bileşenlerinin tümünü birden ölçen cihazlarapirradyometre, toplam güneş ışınımını ölçen cihazlara ise piranometre adı verilir. Sadece difüzgüneş ışınımı ölçülmek isteniyorsa, pirrannometrenin üzerine gelen direk güneş ışınımınıönleyecek metal bir bant takılıp ayarlamak suretiyle cihaz güneş ışınımlarını ölçer hale getirilir.Direkt güneş ışınımını ölçmek için pirheliometre denilen cihazlar kullanılmaktadır.Pirometrelerin çoğu yüzeylerin ışınım, yutma ve yansıtma özelliği dikkate alınarakgeliştirilmişlerdir. Işınımın düştüğü kısımda biri siyah, diğeri beyaz iki yüzey bulunmaktadır.2.4.Güneş RadyasyonuGüneşte nükleer patlamalarla açığa çıkan enerji, yaklaşık 150.000.000 km kat ederek kesintisizolarak dünyaya ulaşmaktadır. Uydulardan yapılan ölçümlere göre atmosferin dış yüzeyine gelengüneş enerjisinin 1373 Watt/m2 olduğu bilinmektedir. Bu enerji, atmosferden geçerken bir miktarzayıflar ve yeryüzüne ulaşır. Atmosfere giriş açısına bağlı olarak zayıflama miktarları değişikolmaktadır. Örneğin en az zayıflama, ışığın atmosfere dik olarak girdiği durumda meydana gelir.Bir yılda Türkiye topraklarına gelen güneş enerjisinin yaklaşık 1.000.000.000.000.000 kWh,yani ülkemizin ürettiği toplam elektrik enerjisinin yaklaşık 10.000 katı olması bu enerjininboyutlarını görmek açısından oldukça çarpıcıdır. 3
  • Gelen bu enerji, yeryüzünde belli bir açıyla yerleştirilmiş toplayıcı bir yüzeye (örneğin güneşpilinin yüzeyi), direkt ve diffüz olmak üzere iki farklı biçimde ulaşır.Direkt radyasyon, atmosferden kırılarak gelen ve doğrudan yüzey üzerine düşen ışınlardır.Diffüz radyasyon ise; bulutlardan, yerden, dağlardan, binalardan vs. yansıyarak yüzey üzerinedüşen direkt ışınlardır. Örneğin bir yeri gölgelediğimizde, sadece direkt güneş ışığını perdelemişoluruz. Gölgelenen yer tamamen karanlık olmaz çünkü, diffüz ışınlar tarafındanaydınlatılmaktadır.Bir yandan daha yüksek verimle çalışan elemanlar geliştirmeye çalışılırken, bir yandan da varolan elemanlarla enerji üretim sistemleri kurulup denenmekte, yardımcı sistem elemanlarıgeliştirilmekte ve bilgi birikimi oluşturulmaktadır. Güneş enerjisi konusunda sürdürülenaraştırma ve geliştirme çalışmaları ile ulaşılması amaçlanan hedefler aşağıdaki gibi tahminedilmektedir. 1991 1995 2000 2010-2030Elektrik fiyatı (¢/kWh) 40-75 25-50 12-20Modül verimi (%) 5-14 7-17 10-20 15-25Sistem fiyatı ($/W) 10-20 7-15 3-7 1-1.50Sistem ömrü (yıl) 5-10 10-20 >20 >30U.S. Kümülatif satış (MW) 75 175 400-600 >10,000 4
  • Tablo 2.1: Ulaşılmak istenen hedef2.5.Güneş Enerjisi UygulamalarıGüneş enerjisi uygulamalarını düşük sıcaklık (20-100°C), orta sıcaklık (100-300°C) ve yükseksıcaklık (>300°C) olmak üzere üç grupta toplayabiliriz. Aşağıda güneş enerjisinin en yaygınuygulamalarından örnekler başlığı altında bunlar açıklanmıştır.Bunların yanı sıra daha bir çok kullanım alanı olmasına rağmen bunlar en genel ve en yaygınolanlarıdır.Güneş Enerjisinin En Yaygın Uygulamalarından Örnekler Düşük Sıcaklık Uygulamaları Kullanım sıcak suyu eldesi Konut ısıtılması-soğutulması Sera ısıtılması Tarım ürünlerinin kurutulması Yüzme havuzu ısıtılması Güneş ocakları ve fırınları Deniz suyundan tatlı su eldesi Tuz üretimi Sulama Toprak solarizasyonu PV sistemler Orta Sıcaklık Uygulamaları Endüstriyel kullanım için buhar üretimi Büyük ısıtma-soğutma sistemleri Yüksek Sıcaklık Uygulamaları Güneş fırınları 5
  • 3.GÜNEŞ AÇILARI3.1.Esas Güneş AçılarıYeryüzündeki bir N noktasına gelen direkt güneş ışını doğrultusu, eğer o yerin enlemi (e), saataçısı (h) ve güneşin deklinasyon açısı (d) biliniyorsa tayin edilebilir. Bu açılara esas güneş açılarıdenir.3.1.1.Enlem açısı (e) : Göz önüne alınan yeri (N) dünya merkezine (M) birleştiren doğrunundünyanın ekvator düzlemiyle yaptığı açıdır. Ekvatordan itibaren Kuzeye doğru (+) işareti veGüneye doğru (-) işareti ile ölçülür. Bu Kuzey kutbu için +90 (K), Güney kutbu için –90 (G)olur.3.1.2.Saat açısı (h) : Göz önüne alınan yerin boylamı ile güneşin dünya merkezine birleştirendoğrunun, yani güneş ışınlarını belirttiği boylam (güneş boylamı denilebilir) arasındaki açıdır.Saat açısı, güneş boylamını göz önüne alınan yerin boylamı ile aynı olduğu “güneşöğlesi”’nden itibaren ölçülür. Öğleden önceleri (-), öğleden sonraları (+) işareti alınır.Bilindiği gibi, her 15° saat açısı boylam farkı zaman olarak bir saate tekabül eder.3.1.3.Deklinasyon açısı (d) : güneş ışınlarının ekvator düzlemi ile yaptığı açıdır. Bu açıdünyanın dönme eksenini, yörünge düzlemine normali ile yaptığı açı 23°-27°’lik açıdan ilerigelir. Ekinoks noktalarında (21 mart ilkbahar ekinoksu (K), 22 eylül sonbahar ekinoksu (K))deklinasyon açısı 0 olur ve gündönümü noktalarında (21 haziran yaz gündönümünde 23,45°ve 22 aralık kış gündönümünde –23,45°) mutlak değerce maksimum olur. Dünyanın güneş 6
  • etrafında dönmesi 1 yılda (365 günde) tamamlandığından deklinasyon açısı aynı bir gündeseneden seneye çok az değişirse de pratik olarak belirli bir günde sabit kabul edilebilir.Deklinasyon açısı, n, 1 ocaktan itibaren gün sayısı olmak üzere:d = 23,45 Sin (360*(n+284)/365) ampirik cooper (1969) formülü ile büyük bir doğruluklabulunabilir.Lunde (1980) ise bir önceki denklem yerine d = 23,45 Sin (360*(n-80)/370)denklemi ile daha doğru hesaplanacağını ileri sürmektedir.3.2.Türetilen Güneş AçılarıYatay veya eğik bir düzleme gelen güneş ışınımının hesaplanmasında düzlem ile ve güneşışınlarının doğrultusu ile ilgili açılarda yararlanılır. Zenit açısı (z), güneş yükseklik açısı (y),güneş azimut açısı (azm) gibi açıları türetilen güneş açıları denilir.3.2.1.Zenit açısı (z) : Direkt güneş ışınlarının (güneş doğrultusunun) yatay düzlemin normali ileyaptığı açıdır. Diğer bir deyişle güneş ışınlarının yatay düzleme geliş açısıdır. Yatay düzlemegüneş ışınları dik geldiği zaman z = 0’dır ve güneşin doğuşunda ve batışında z = 90 olur.3.2.2.Güneş yükseklik açısı (y) : Direkt güneş ışınlarının yatay düzlemle yaptığı açıdır. Açıkçagörüldüğü gibi, yükseklik açısı zenit açısını 90’a tamamlar, böylece Sin y = Cos z olur.3.2.3.Güneş azimut açısı (azm) : Güneş doğrultusunun tam bilinmesi için kutupsal koordinatsisteminde, azimut açısına da ihtiyaç duyulur. Güneş ışınlarının kuzeye göre saat dönüş yönündesapmasını gösteren açıdır. Böylece yatay koordinat sisteminde zenit açısı ile güneş doğrultusutayin edilebilir. Bu bakımdan bu açıların esas güneş açıları cinsinden bilinmesi gereklidir.Cos z = Cos d * Cos e * Cos h + Sin d * Sin e olarak elde edilir. Güneş azimut açısınınbulunmasında küresel üçgenlerin kullanılması uygun olur. Böylece: Cos azm = Cos d * Sin e *Cos h – Sin d * Cos e / Cos y veya trigonometrik bağıntıları kullanarak Sin azm = Sec y * Cos d* Sin h bulunur. Azimut açısının maksimum mutlak değeri güneş doğuşunda ve batışındadeklinasyon açısına bağlı olarak 900 civarında 900’den büyük veya küçük olabilir. Doğrudeğerin bulunmasına ve işaretine dikkat edilmelidir.3.3.Yön Ve Eğim Açılarının Sistem verimine EtkisiGüneş Kollektörleri tasarlanırken ve kullanılacak malzeme seçimleri yapılırken,toplayabilecekleri enerjinin maksimum, "dışarıya kaybedilebilecek enerjinin ise minimumolmaları amaçlanmıştır. Yüksek kalitede kollektörlerin kullanıldığı sistemlerin yüksek verimdeçalışmaları için ana koşul kollektör montajının ve sistem tasarımının en iyi şekilde yapılmasıdır.Aksi halde, verimli kollektörlü verimsiz sistemler ortaya çıkartılır, iki verimi birbirinden ayrıtutmak gerekir. Montaj sırasında kollektörlerinin yön vehimlerinin tayini, toplanan toplamenerji miktarını etkiler. Amaç, olabildiğince çok miktarda enerjinin, olabildiğince uzun süre dikve dike yakın açılarla kollektör düzlemi üzerine gelmeleridir. Aşağıdaki şekilde kollektöryerleşim açıları görülmektedir. 7
  • Şekil 3.1: Güneş Açıları4.GÜNEŞ PİLİ SİSTEMLERİ4.1.Güneş Enerjisi Uygulamalarının Tarihsel Gelişimiİnsanların güneş enerjisinden teknolojik olarak yararlanması, yani güneş enerjisini kendigeliştirdiği yollarla başka enerjilere dönüştürmesi, bir hayli eskilere dayanır. Bilinen ilkuygulamalardan biri, Arşimed’in Sirakuza’da güneş ışınlarını büyük aynalarla yoğunlaştırarakdüşman gemilerine odaklaması ve onları yakması olarak bilinir.17.yy da, yine aynalarla güneş ışınlarının yoğunlaştırılarak odun yığınlarının yakılmasındakullanıldığı, 18.yy da yoğunlaştırılmış güneş ışınlarının kimyasal tepkimelerde ve güneşocaklarında kullanıldığı görülür. 19.yy da güneş enerjisi uygulamaları artmıştır. Yoğunlaştırılmışgüneş enerjisi ile metal eritme, su dağıtma, buhar üretme, güneşle çalışan buhar makinası, baskımakinası gibi yapılan çalışmalar, uygulama örnekleri olarak gösterilebilinir.20.yy da insanların yaşamına giren petrol, güneş enerjisi kullanımıyla ilgili gelişmeleri birölçüde frenlemiştir. Bununla birlikte, 1974’deki yapay petrol bunalımı ve petrol fiyatlarının 8
  • artması sonucu güneş enerjisi üzerindeki çalışmalar, yeniden hız kazanmıştır. Özellikle evlerdesıcak su sağlanmasında güneş toplaçları kullanımı bu yüzyılda yaygınlaşmıştır. Yine,yoğunlaştırılmış güneş enerjisinin kullanıldığı güneş santralleri bu yüzyılda yapılmayabaşlanılmıştır.1954 yılında Bell laboratuarında güneş pillerinin geliştirilmesi ile güneş pilleri güneş enerjisinidoğrudan elektrik enerjisine dönüştüren aygıtlar olarak giderek yaygın kullanım alanlarıbulmuşlardır. Güneş pillerinin ilk büyük ölçekli uygulama alanı, uzay çalışmalarında olmuştur.Uzay araçlarına enerji sağlamada bu piller en uygun araçlar olmuşlardır. Önceleri küçükölçeklerde çeşitli yerlerde kullanılan güneş pilleri giderek daha geniş kullanım alanlarınayayılmışlardır. Yaygın kullanımla birlikte bu pillerin fiyatları da oldukça düşmüştür. Bu gün bupillerle çalıştırılan güneş otomobilleri, güneş uçağı, elektrik şebekesine uzak yerlerdekiuygulamalar, güneş pilleri ile çalışan elektrik santralleri bulunmaktadır.Güneş enerjisi dışında kullanılan enerjiler ise, yerin iç ısısından (jeotermal enerji) yararlanma,Dünya-ay arasındaki çekim enerjisinden yararlanma (gel-git enerjisi) ve çekirdeksel yakıtlardanyararlanma (nükleer enerji) olarak sıralanabilir. Çekirdeksel yakıtlar yeryüzünde sınırlımiktarlarda bulunmaktadır. Aynı şekilde, depolanmış güneş enerjisi olarak kullanılan fosilyakıtlar da sınırlı miktarda bulunmaktadırlar ve tüketim hızıyla orantılı olarakoluşmamaktadırlar. Bu yönleriyle, gerek fosil yakıtlar, gerekse çekirdeksel yakıtlar, tükenirenerji kaynaklarıdır. Oysa diğer kaynaklar tükenmez enerji kaynaklarıdır ve bu gün artık dünyabu tükenmez enerji kaynaklarının daha verimli ve yaygın kullanılmasına yönelik teknolojikçalışmalaraın hızlandırıldığı bir döneme girilmiştir.Günlük güneş enerjisinin seyreltik ve kesikli olması, bu enerjinin daha etkin ve verimlikullanılmasında sorun olmakyadır. Oysa, bugün dünya ya gelen güneş enerjisi, dünyadakullanılan tüm enerjinin 15-16 bin katı dolayındadır. Bu durumda, dünya üzerinde bu enerjiyiolabildiğince verimli ve etkin kullanabilme yolunu bulmamız gerekmektedir. Bunun yanı sıra, enakıllıca yollardan biri de güneş enerjisini dünyanın dışında yakalayarak bunu bir şekilde elektrikenerjisine çevirerek dünyaya aktarmaktır. Uzayda, ya da bize en yakın gök cismi olan ay da buişi başarabiliriz. Gerek uzayda gerekse ayda ne bulutluluk engeli ve ne de gece gündüz sorunuvardır. Ayrıca hava kürenin soğurucu etkileri de burada söz konusu olmamaktadır. Şimdilikdüşünce ve kuram düzeyindeki çalışmaların, çok uzun olmayacak sürede gerçekleşmesibeklenmektedirÜlkemizin de, güneş enerjisinden ve diğer tükenmez enerjilerden yararlanma konusundakiyarışta geri kalmaması gerekir. Çünkü, ülkemiz üç kıtaya en yakın konumda bulunmakta, ayrıcagüneş kuşağı denilen ve ekvatora göre kuzey ve güney 40 enlemlerini kapsayan bölgedebulunmaktadır. Ülkemizin bu iki özelliği, güneş enerjisinin teknolojik uygulamalarına bir vitrindurumuna gelmesinde büyük bir üstünlük sağlayabilir. Dengeli bir kalkınmanın, temiz vetükenmez enerji kaynaklarına dayalı olacağı unutulmamalıdır.4.2.Güneş Pili Sistemleri Ve Sistemin GelişimiGüneş pillerinin çalışma ilkesi, Fotovoltaik (Photovoltaic) olayına dayanır. Güneş pilleri(fotovoltaik diyotlar) üzerine güneş ışığı düştüğünde, güneş enerjisini doğrudan elektrikenerjisine çeviren cihazlardır. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneşenerjisidir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları 9
  • genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır. Bu enerji çevrimindeherhangi devingen (hareketli) parça bulunmaz. 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 yada seri bağlanarak biryüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü yada fotovoltaik modül adı verilir. Güçihtiyacına bağlı olarak modüller birbirlerine seri yada paralel bağlanarak bir kaç Watttan megaWattlara kadar sistem düzenlenebilir. (a) (b)Şekil 4.1:(a)Güneş pili, (b)güneş pili modülüGüneş pilleri, elektrik enerjisinin gerekli olduğu her uygulamada kullanılabilir. Güneş pilimodülü uygulamaya bağlı olarak, akümülatör, inverterler, akü şarj kontrol cihazları ve çeşitlielektronik destek devreleri ile birlikte kullanılarak bir güneş pili sistemi (FV sistem) oluştururlar.Bu sistemler, özellikle yerleşim yerlerinden uzak, elektrik şebekesi olmayan yörelerde,jeneratöre yakıt taşımanın zor ve pahalı olduğu durumlarda kullanılırlar. Ayrıca dizeljeneratörlerle yada başka güç sistemleri ile birlikte karma olarak kullanılmaları da mümkündür.İlk kez 1839 yılında Becquerel, elektrolit içerisine daldırılmış elektrotlar arasındaki gerilimin,elektrolit üzerine düşen ışığa bağımlı olduğunu gözlemleyerek Fotovoltaik olayını bulmuştur.Katılarda benzer bir olay ilk olarak selenyum kristalleri üzerinde 1876 yılında G.W. Adams veR.E. Day tarafından gerçekleştirilmiştir. Bunu izleyen yıllarda çalışmalar bakır oksit veselenyuma dayalı foto diyotların, yaygın olarak fotoğrafçılık alanında ışık metrelerindekullanılmasını beraberinde getirmiştir. 1914 yılında fotovoltaik diyotların verimliliği %1değerine ulaşmış ise de gerçek anlamda güneş enerjisini %6 verimlilikle elektrik enerjisinedönüştüren fotovoltaik diyotlar ilk kez 1954 yılında Chapin tarafından silikon kristali üzerindegerçekleştirilmiştir. Fotovoltaik güç sistemleri için dönüm noktası olarak kabul edilen bu tarihiizleyen yıllarda araştırmalar ve ilk tasarımlar, uzay araçlarında kullanılacak güç sistemleri içinyapılmıştır. Fotovoltaik güç sistemleri 1960’ların başından beri uzay çalışmalarının güvenilirkaynağı olmayı sürdürmektedir.Güneş pillerinin yeryüzünde de elektriksel güç sistemi olarak kullanılabilmesine yönelikaraştırma ve geliştirme çabaları 1954’ler de başlamış olmasına rağmen, gerçek anlamda ilgi 1973yılındaki 1.petrol bunalımı’nı izleyen yıllarda olmuştur. Amerika’da, Avrupa’da, Japonya dabüyük bütçeli ve geniş kapsamlı araştırma ve geliştirme projeleri başlatılmıştır. Bir yandan uzayçalışmalarında kendini ispatlamış silikon kristaline dayalı güneş pillerinin verimliliğini artırmaçabaları ve diğer yandan alternatif olmak üzere çok daha az yarı iletken malzemeye gerekduyulan ve bu nedenle daha ucuza üretilebilecek ince film güneş pilleri üzerindeki çalışmalarahız verilmiştir 10
  • Güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirmenin, basit, çevre dostu olan fotovoltaik sistemlerinaraştırılması ve geliştirilmesi, maliyetinin düşürülerek yaygınlaştırılması görevi uzun yıllarüniversitelerin yüklendiği ve yürüttüğü bir görev olmuş ve bu nedenle kamuoyunda heplaboratuarda kalan bir çalışma olarak kalmıştır. Ancak son yirmi yılda dünya genelinde çevrekonusunda duyarlılığın artmasına bağlı olarak kamuoyundan gelen baskı, çok uluslu büyükşirketleri fosile dayalı olmayan yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları konusunda çalışmalaryapmaya zorlamışlardır. Büyük şirketlerin devreye girmesiyle fotovoltaik piller konusundakiteknolojik gelişmeler ve güç sistemlerine artan talep ve buna bağlı olarak büyüyen üretimkapasitesi, maliyetlerin hızla düşmesini de beraberinde getirmiştir. Yakın geçmişe kadar alışılagelmiş elektrik enerjisi üretim yöntemleri ile karşılaşıldığında çok pahalı olarak değerlendirilenfotovoltaik güç sistemleri, artık yakın gelecekte güç üretimine katkı sağlayabilecek sistemlerolarak değerlendirilmektedir. Özellikle elektrik enerjisi üretiminde hesaba katılmayan vegörünmeyen maliyet olarak değerlendirilebilecek ‘sosyal maliyet’ göz önüne alındığında,fotovoltaik sistemler fosile dayalı sistemlerden daha ekonomik olarak değerlendirilebilir.Güneş pilinin, bir fotovoltaik diyod olup, üzerine ışık düştüğünde iki uç arasında potansiyel farkı(voltaj) ortaya çıkar. Ancak, bir güneş pilinden elde edilebilecek gerilim çok küçük (0.5-1Vdolayında) olduğundan, arzulanan gerilime uygun olacak sayıda güneş pili seri olarak bağlanır.Seri bağlı pillerin oluşturduğu birime PV modülü adı verilir. PV modüllerin laminasyonugenellikle güneş pillerinin ön yüzeyinde yüksek optiksel geçirgenliğe sahip cam ve arkayüzeylerinde EVA (ethlene viny acetate) kullanılarak geçirgenleştirilir. Ayrıca camı korumak vesistemi daha kullanılabilir, sağlam bir yapıya sokmak için modül, metal çerçeve ile çerçevelenir.Modüler yapının kullanım kolaylığı yanında, büyük bir üstünlüğü de, güç gereksinimine uygunolarak değişik boyutlarda fotovoltaik örgülerin (PV Array) kurulmasına uygun olmalarıdır.Yakın geçmişe kadar alışıla gelmiş elektrik enerjisi üretim biçimleri ile karşılaştırıldığında çokpahalı olan PV sistemlerinin kullanımı yalnızca iletişim, uzay çalışmaları gibi özel uygulamaalanlarında sınırlı kalmıştır. Son yirmi yılda PV teknolojilerindeki gelişmelere ve PV pazarınınbüyümesi ile birlikte maliyetler dede bir düşüş eğilimi gözlenmeye başlanmıştır. Bu gün gelinendurumda, PV güç üretiminin yılda %25-%30 dolayında artacağı tahmin edilmektedir. Ancak bugün PV kurulu gücün, dünya güç gereksiniminin yalnızca yüz binde dört kadarı olduğu gerçeğigöz ardı edilmemelidir. Bu payın 2010 yılında %0.13 dolayına ve 2020 de %1 ve 2030 ile 2050yılları arasında %5 ile %10 dolayında bir değere ulaşılacağı beklenmektedir.1997 de PV Pazar hacmi 120 MW’tın üzerinde gerçekleşirken, üretim kapasitesi buna cevapvermekte zorlanmaktadır. Bu gün PV sektöründe, üretilen modüllerin yaklaşıkça %90 kadarınısilisyum kristalini taban alan sistemler oluşturmaktadır. PV modül üretiminin çoğunluğu ABD(%44), Japonya(%20) ve, Avrupa (%27) olarak bölüşürken %9 kadar bir bölümü de diğerülkelerce gerçekleştirilmektedir. Artan ihtiyaca karşılık olarak hızla büyüyen PV pazarının işkapasitesi 1milyar dolar/yılı geçmiş bir durumdadır. 2010 yılı itibari ile ABD fotovoltaikendüstrisi 60 milyon dolarlık bir kapasite hedeflemektedir. Güneş pilleri üretiminde elektronikendüstride kullanılmayan (off-cut) silisyum malzeme kullanılmaktadır. Ancak bu kaynak, artansistemi karşılamakta zorlanmaktadır. Bu nedenle, örneğin Japonya’nın önümüzdeki iki yıl içinhedeflediği 70 000 çatıya PV sistemi programını gerçekleştirebilmesi için PV sistemi için kalitelisilisyum üretecek bir fabrikayı kurması beklenirken, Avrupa’nın da bunu izleyeceğisanılmaktadır. 11
  • Maksimum Güneş Pili Tipik Modül (Maksimum Güneş Pili Türü Verimliliği % ölçülen)Verimliliği (laboratuarda)% Tek kristal silisyum 12-15 16-18-24 Çok kristalli Silisyum 11-14 (15.3) 18.6 Amorf Silisyum 6-7 (10.02) 14.7 Kadmiyum Tellür 7-8 (10.01) 15.8 Bakır İndiyum Diselenid 14.1 17.7Tablo 4.1: Fotovoltaik modül verimlilikleriBunların yanında, kararlılığı ispatlanmış kristalli silisyum malzemenin ince film formundakullanılması çalışmaları da önemli gelişmeler kaydetmiş olup, yakın gelecekte adaylar arasınagirme yolundadır.4.3.Güneş Pillerinin Yapısı Ve ÇalışmasıGünümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucu diyotlar gibi güneş pilleride, yarı-iletken maddelerden yapılırlar. Yarı-iletken özellik gösteren birçok madde arasındagüneş pili yapmak için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibimaddelerdir.Yarı-iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmalarıgereklidir. Katkılama, saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollüolarak eklenmesiyle yapılır. Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesinebağlıdır. En yaygın güneş pili maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyum elde etmekiçin silisyum eriyiğine periyodik cetvelin 5. grubundan bir element, örneğin fosfor eklenir.Silisyumun dış yörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde 5 elektron olduğu için, fosforun fazlaolan tek elektronu kristal yapıya bir elektron verir. Bu nedenle V. grup elementlerine "verici" yada "n tipi" katkı maddesi denir.P tipi silisyum elde etmek için ise, eriyiğe 3. gruptan bir element (alüminyum, indiyum, bor gibi)eklenir. Bu elementlerin son yörüngesinde 3 elektron olduğu için kristalde bir elektron eksikliğioluşur, bu elektron yokluğuna hol ya da boşluk denir ve pozitif yük taşıdığı varsayılır. Bu türmaddelere de "p tipi" ya da "alıcı" katkı maddeleri denir.P ve N tipi katkılandırılmış malzemeler bir araya getirildiğinde yarıiletken eklemler oluşturulur.N tipi yarıiletkende elektronlar, p tipi yarıiletkende holler çoğunluk taşıyıcısıdır. P ve N tipiyarıiletkenler biraraya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel bakımdan nötrdür. Yani Ptipinde negatif enerji seviyeleri ile hol sayıları eşit, n tipinde pozitif enerji seviyeleri ile elektronsayıları eşittir. PN eklem oluştuğunda, N tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, P tipinedoğru akım oluştururlar. Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder. 12
  • PN tipi maddenin ara yüzeyinde, yani eklem bölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesitarafında pozitif yük birikir. Bu eklem bölgesine "geçiş bölgesi" ya da "yükten arındırılmışbölge" denir. Bu bölgede oluşan elektrik alan "yapısal elektrik alan (Ey)" olarak adlandırılır.Aşağıda PN eklemin oluşması şekillerle gösterilmeye çalışılmış elektron ve hol akım yönlerigösterilmiştir. Şekil 4.2 :PN eklemin oluşmasıYarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümünsağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerekelektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıylabirbirlerinden ayrılır. 13
  • Şekil 4.3 : Elektron ve hol akım yönleriYarıiletkenler, bir yasak enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur. Bu bandlarvalans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar. Bu yasak enerji aralığına eşit veya daha büyükenerjili bir foton, yarıiletken tarafından soğurulduğu zaman, enerjisini valans banddaki birelektrona vererek, elektronun iletkenlik bandına çıkmasını sağlar. Böylece, elektron-hol çiftioluşur.Bu olay, pn eklem güneş pilinin ara yüzeyinde meydana gelmiş ise elektron-hol çiftleri buradakielektrik alan tarafından birbirlerinden ayrılır. Bu şekilde güneş pili, elektronları n bölgesine,holleri de p bölgesine iten bir pompa gibi çalışır. Birbirlerinden ayrılan elektron-hol çiftleri,güneş pilinin uçlarında yararlı bir güç çıkışı oluştururlar.Bu süreç yeniden bir fotonun pil yüzeyine çarpmasıyla aynı şekilde devam eder. Yarıiletkenin içkısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektron-hol çiftleri oluşturulmaktadır. Fakat gereklielektrik alan olmadığı için tekrar birleşerek kaybolmaktadırlar.4.4.Güneş PaneliGüneş panelleri birleştirilmiş güneş pillerinden oluşur ve güneş enerjisini direkt olarakelektriğe çevirirler. PV (Fotovoltaik) hücreler yarı iletken silikon malzemedenüretilmektedirler. Güneş panellerinin yapısında bir yarı iletken olan “silisyum” elementibulunur. Güneş ışığı bu maddeler tarafından emildiği zaman, elektronlar bulunduklarıatomlardan ayrılarak madde içinde serbest kalırlar. Böylece bir elektrik akımı oluşur. Işığın(fotonların) elektriğe (voltaj) dönüşümüne fotovoltaik adı verilir. Paneller, gölgelihavalarda bile önemli miktarda elektrik enerjisi üretebilmektedir. Güneş panelleri çoksayıda güneş hücresinin birbirine paralel veya seri bağlanarak bir yüzey uzerine monteedilmesiyle oluşur. 14
  • 4.5.Güneş Pili Sistemlerinin Çalışma Şeması4.6.Güneş Pili Yapımında Kullanılan MalzemelerGünümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucu diyotlar gibi güneş pilleri de,yarı-iletken maddelerden yapılırlar. Yarı-iletken özellik gösteren birçok madde arasında güneş piliyapmak için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir.Yarı-iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmalarıgereklidir. Katkılama, saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarakeklenmesiyle yapılır. Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır. Enyaygın güneş pili maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyum elde etmek için silisyumeriyiğine periyodik cetvelin 5. grubundan bir element, örneğin fosfor eklenir. Silisyum’un dışyörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde 5 elektron olduğu için, fosforun fazla olan tekelektronu kristal yapıya bir elektron verir. Bu nedenle V. grup elementlerine "verici" ya da "n tipi"katkı maddesi denir.P tipi silisyum elde etmek için ise, eriyiğe 3. gruptan bir element (alüminyum, indiyum, borgibi) eklenir. Bu elementlerin son yörüngesinde 3 elektron olduğu için kristalde birelektron eksikliği oluşur, bu elektron yokluğuna hol ya da boşluk denir ve pozitif yüktaşıdığı varsayılır. Bu tür maddelere de "p tipi" ya da "alıcı" katkı maddeleri denir. 15
  • P ya da n tipi ana malzemenin içerisine gerekli katkı maddelerinin katılması ile yarıiletkeneklemler oluşturulur. N tipi yarıiletkende elektronlar, p tipi yarıiletkende holler çoğunluktaşıyıcısıdır. P ve n tipi yarıiletkenler biraraya gelmeden önce, her iki madde de elektrikselbakımdan nötrdür. Yani p tipinde negatif enerji seviyeleri ile hol sayıları eşit, n tipindepozitif enerji seviyeleri ile elektron sayıları eşittir. PN eklem oluştuğunda, n tipindekiçoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akım oluştururlar. Bu olay her iki taraftada yük dengesi oluşana kadar devam eder. PN tipi maddenin ara yüzeyinde, yani eklembölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında pozitif yük birikir. Bu eklembölgesine "geçiş bölgesi" ya da "yükten arındırılmış bölge" denir. Bu bölgede oluşanelektrik alan "yapısal elektrik alan" olarak adlandırılır. Yarıiletken eklemin güneş piliolarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Budönüşüm iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftlerioluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerindenayrılır.Yarı iletkenler, bir yasak enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur. Bubandlar valans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar. Bu yasak enerji aralığına eşit veyadaha büyük enerjili bir foton, yarıiletken tarafından soğurulduğu zaman, enerjisini valansbanddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandına çıkmasını sağlar. Böylece,elektron-hol çifti oluşur. Bu olay, pn eklem güneş pilinin ara yüzeyinde meydana gelmişise elektron-hol çiftleri buradaki elektrik alan tarafından birbirlerinden ayrılır.Bu şekildegüneş pili, elektronları n bölgesine, holleri de p bölgesine iten bir pompa gibi çalışır.Birbirlerinden ayrılan elektron-hol çiftleri, güneş pilinin uçlarında yararlı bir güç çıkışıoluştururlar. Bu süreç yeniden bir fotonun pil yüzeyine çarpmasıyla aynı şekilde devameder. Yarıiletkenin iç kısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektron-hol çiftlerioluşturulmaktadır. Fakat gerekli elektrik alan olmadığı için tekrar birleşerekkaybolmaktadırlar.Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir.Günümüzde en çok kullanılan maddeler şunlardır:A)Kristal Silisyum: Önce büyütülüp daha sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar halindedilimlenen Tekkristal Silisyum bloklardan üretilen güneş pillerinde labaratuvar şartlarında %24,ticari modüllerde ise %15in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme silisyum bloklardandilimlenerek elde edilen Çokkristal Silisyum güneş pilleri ise daha ucuza üretilmekte, ancakverim de daha düşük olmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında %18, ticari modüllerde ise %14civarındadır.B)Galyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optikyoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemliGaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir. GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optikyoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır.İnce Film: 16
  • A)Amorf Silisyum: Kristal yapı özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim %10dolayında, ticari modüllerde ise %5-7 mertebesindedir. Günümüzde daha çok küçük elektronikcihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başka önemli uygulamasahasının, binalara entegre yarısaydam cam yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerjiüreteci olarak kullanılabileceği tahmin edilmektedir.B)Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çokkristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile güneş pilimaliyetinin çok aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde%16, ticari tip modüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir.C)Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çokkristal pilde laboratuvar şartlarında %17,7 veenerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip bir modülde ise %10,2 verim elde edilmiştir.D)Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler: Gelen ışığı 10-500 kat oranlarda yoğunlaştıranmercekli veya yansıtıcılı araçlarla modül verimi %17’nin, pil verimi ise %30’un üzerineçıkılabilmektedir. Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden Bu çokkristal pildelaboratuvar şartlarında %17,7 ve enerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip birmodülde ise %10,2 verim elde edilmiştir.Çok kristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılaraçekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde %16, ticari tipmodüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir. Kristal yapı özelliği göstermeyen buSi pillerden elde edilen verim %10 dolayında, ticari modüllerde ise %5-7 mertebesindedir.Günümüzde daha çok küçük elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorfsilisyum güneş pilinin bir başka önemli uygulama sahasının, binalara entegre yarısaydamcam yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahminedilmektedir. Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı)verim elde edilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemli GaAspillerde %30 verim elde edilmiştir.GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerdekullanılmaktadır. Önce büyütülüp daha sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar halindedilimlenen Tekkristal Silisyum bloklardan üretilen güneş pillerinde laboratuvar şartlarında%24, ticari modüllerde ise %15’in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme silisyumbloklardan dilimlenerek elde edilen Çokkristal Silisyum güneş pilleri ise daha ucuzaüretilmekte, ancak verim de daha düşük olmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında %18,ticari modüllerde ise %14 civarındadır.E)Son Yıllarda Üzerinde Çalışılan Güneş Pilleri:Ticari ortama girmiş olan geleneksel Sigüneş pillerinin yerini alabilecek verimleri aynı ama üretim teknolojileri daha kolay ve dahaucuz olan güneş pilleri üzerinde de son yıllarda çalışmalar yoğunlaştırılmıştır.Bunlar; fotoelektrokimyasal çok kristalli Titanyum Dioksit piller, polimer yapılı Plastik piller vegüneş spektrumunun çeşitli dalgaboylarına uyum sağlayacak şekilde üretilebilen enerji bandaralığına sahip Kuantum güneş pilleri gibi yeni teknolojilerdir.4.7.Güneş Pili Sistemlerinin Projelendirilmesi 17
  • Güneş pili sistemlerinin projelendirilmesi büyük önem taşımaktadır. Konu az bilindiğinden,gerekli literatürlerin az oluşundan teknik altyapısı bulunan kişilerde dahi projelendirmede güçlükyaşadıkları görülmektedir. Sistem oldukça basittir. Ancak bazı temelleri kavramak gerekir.Dünya yüzeyine düşen güneş enerjisi , güneşin en tepede olduğu zamanda, bulutsuz temiz birgünde ve 25 C sıcaklıkta 1.000 Wpeak /m2 olarak ölçülmüştür. Dünya yüzeyine düşen buenerjinin, kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürülmesi, güneş pilleriyle mümkündür.Verimleri bugünkü teknoloji ile % 15 civarındadır. Dolayısıyla 1 m2 alandan yaklaşık yukarıdabelirtilen şartlar doğrultusunda 150 Wpeak üretmek mümkündür.Ancak güneşin daha az olduğukış dönemlerinde veya bulutlu olduğu dönemlerde, dünyaya düşen radyasyon miktarı azalır.Dolayısıyla üretilen enerji azalır.Aynı şekilde kuzey yarımküre için, güneşi, kuzey bölgelerinegöre daha fazla gören güney bölgelerinde üretilen elektrik enerjisi miktarı artış gösterecektir.Bu noktada, meteoroloji istasyonlarının yılar boyunca yaptığı güneş radyasyonu verileri dikkatealınarak bölgelerin güneş haritası çıkarılmıştır. Güneş radyasyonu, sadece enlemle bağıntılıolmayıp, bölgenin yüksekliği, coğrafi yapısıyla hatta hava kirliliğiyle bile bağlantılı olduğugözlemlenmiştir. Türkiye için yaz ve kış sezonu ortalaması güneşlenme süresi 3.5 saat olarakçıkartılmıştır. Güneşlenme süresi, bir tam gün içinde 1000 W/m 2 değerini alabileceğimiz toplamsaat miktarını vermektedir. Dolayısıyla, bir günde tüm meteorolojik veriler doğrultusunda,senelik gün ortalaması bir metrekare için 3.500 W/m2/gün olabilmektedir. Bu değer kışın 2.000W/m2/gün bile altına inebileceği gibi, yaz mevsimlerinde bölgeye bağlı olarak 5.500 W/m 2/gün,hatta üstü olabilmektedir. Burada güneş pillerinin, güneşe belirli bir açıyla yönlendirilmesigereği unutulmamalıdır. Güneş pillerinin verimi % 15 olduğundan, Türkiye ortalaması 3.500W/m2/gün faydalanabilir elektrik enerjisi üretimi günde ancak 525 W/m 2 yaklaşık değerlerindeolabilmektedir. Çok kaba bir hesapla günde 5.000 Wh tüketimi olan ortalama bir evin ihtiyacı,5.000/525 = yaklaşık 10 m2 ile karşılanabilecektir. Ancak burada unutulmaması gereken kışıngüneş radyasyon değerinin 2.000 W/m2/gün değerine düşebildiği, yazın 5.500 W/m2 değerineyükselebildiğidir. Dolayısıyla aynı mantıkla kışın 2.000 W/m 2 x % 15 = 300 W/m2/gün veya5.000 W/m2 / 300 W/m2 = yaklaşık 17 m2 güneş pili gerekirken, aynı enerji için yazın 6 m 2yeterli olabilmektedir. Aradaki bu fark yaz ve kış aylarında, güneş pillerinin güneşe bakışaçılarının değiştirilmesi ya da güneşi takip eden tracker sistemlerle azaltılabilir.Bir enerji ihtiyacının güneş pilleri ile karşılanması ile ilgili dizayn kriterleri;A)Haftalık enerji tüketimini tespit edin.B)Bulduğunuz değeri 7 ye bölün.C)Bu değer, güneş pillerinin asgari enerji üretim değeridir.D)Bulunduğunuz noktanın radyasyon verilerine göre , Yazın / Kışın veya Tüm sene kullanımagöre sistemi yukarıda değerlere göre hesap edin, boyutlandırın.E)İhtiyacınız 220 V. Veya 380 V. ise Inverter kullanmak zorundasınız. İyi bir inverter kaybı %90 dir. Kötüsünün verimi % 50. Dolayısıyla bulduğunuz, güneş pili m 2 değerini seçeceğinizinvertere göre en az 0,9 ?a bölün.F)Diğer kablolama ve sistem kayıpları için, sisteme bağlı olarak bulduğunuz değeri ortalama0,90- 0,95e bölün.G)Bulduğunuz değer, güneş pilleri sisteminin gereken m2 sini verecektir. 18
  • H)Örneğin Siemens Solar SP 75 modülleri 75 Wp üretip, yaklaşık 0,50 m2 net yüzey alanıkaplamaktadır.I)Güneş pili sistemi yardımcı ekipmanlarını, şarj kontrolörü, akü kapasitesini vs gibi sistemleriprojelendirin.4.8.Güneş Pillerinin Seri Ve Paralel BaplanmasıTek bir güneş pilinden elde edilecek güç çıkışı bizim için hiçbir zaman yeterli olamayacaktır. Budurumda güneş pilleri seri veya paralel olarak bağlamak gereklidir.Güneş pillerinin voltajını arttırmak için güneş pilleri panelde seri bağlanırlar. Bu işlem , birgüneş pilinin ön ( üst ) yüzü ( N-tip silikon ) ile diğer güneş pilinin arka ( alt) yüzünün ( P-tipsilikon ) bağlanması ile gerçekleştirilir. Seri bağlanmış güneş pilleri ile oluşturulan paneldekigerilim yaklaşık olarak , paneldeki pil sayısı ile 0.5 V’ un ( bir pilde oluşan gerilim ) çarpılmasıile elde edilebilir.Akımı arttırmak için ise güneş pilleri paralel bağlanır. Burada ise ön yüzle ön yüz , arka yüz ilede arka yüz arasında bağlantı sağlanır. İstekler doğrultusunda değişik seri ve paralelkombinasyonlar uygulanarak panelin akım-gerilim karakteristikleri ayarlanabilir.Güneş pilleribirbirleri ile gerekli şekilde bağlandıktan sonra ısıya karşı dayanıklı ince bir tabaka vesızdırmazlık elemanlarının monte edilmesi ile elde edilen yapıya modül adı verilir.30 - 40 güneşpilinin seri bağlanması ile oluşturulan bir modülden , açık ve güneşli bir günde yaklaşık olarak33 W- 43 W’ lık bir güç çıkışı sağlanabilir , bu da yaklaşık olarak 16 V’lık bir gerilim demektir.Buradan da 12 V’luk piller yaklaşık olarak 2 amperlik bir doğru akımla şarj edilirler.Eğer aynı gerilimde daha fazla akıma ihtiyacımız varsa , bu sefer de modüller paralel bağlanarakistediğimiz 12 V’ luk ( değişmedi ) güç çıkışını alabiliriz. Eğer ihtiyacımız olan daha fazlagerilim ise , bu sefer modüller seri bağlanarak ihtiyacımızı karşılayabiliriz.Çoğu imalatçı , her güneş pilini birden fazla bağlantı noktası ile üretir. Bunlar seri veya paralelakım yollarını oluşturan bağlantı noktalarıdır. Bu şekilde üretim yapılmasının sebebi ise ;panelde yer alan herhangi bir güneş pilindeki hasar veya kırılma durumunda devre açılmış olurve panelden güç alabilmemiz mümkün değildir. Bu durumda hasar gören güneş pilindekibağlantılar kesilir ve buradaki bağlantılar komşu güneş pilinde yer alan fazla bağlantınoktalarından birisine kurularak devre yeniden kapanır. Böylece panelden herhangi bir zaman vemasraf kaybı gerçekleşmeden yeniden güç alabiliriz.Paket güneş modülleri , kolay taşınabilir ve kolay kurulabir olmalıdır. Bu yüzden modüller kolaytaşıma ve koruma için alüminyum çerçeve ile monte edilirler. Çünkü kurulacakları yerlergenellikle çatı veya dağ etekleri gibi dış ortamlardır. Bütün modüller rüzgar , yağmur ve karyağışı gibi doğal olaylara dayanabilecek şekilde üretilmelidir. Ayrıca güneş modüllerinin enönemli özelliklerinden birisi de şüphesiz ki ömür faktörüdür. Bir modülün ömrü en az 20 yılolmalıdır ki kendisini amorti edip kara geçirebilsin. 19
  • 5.GÜNEŞ PİLİ YAPIMINDA KULLANILAN MALZEMELERİNSINIFLANDIRILMASIA)1.Nesil Güneş Piller(Kristal Silikonlu Piller) 1)Tek Kristalli Güneş Piller 2)Çok Kristalli Güneş Piller 3)HIT (Wafer Temelli Kristal Silisyum Teknolojili Güneş Pilleri)B)2.Nesil Güneş Piller (Düşük Maliyetli-İnce Film Teknolojili) 1)Amorf Silisyum (a-Si) Güneş Pilleri 2)İnce Film Silisyum 3)Kadmiyum Tellür (CdTe) Güneş Pilleri 4)Bakır İndiyum (CIS) Güneş Pilleri 5)CuInSe2 Güneş Pilleri 6)Karma Güneş Pilleri (a-Si ---c-Si) 7)Organik Boya Sensörlü Güneş Pilleri 8)Plastik Güneş Pilleri (Moleküler Ve Polimerik) 20
  • C)3.Nesil Piller 1)Yüksek Verimli Çok Kavşaklı Tandem Güneş Pilleri 2)Sıcak Elektron Dönüştürücülü Güneş Pilleri 3)Kuantum Parçacıklı Güneş Pilleri6.PV ÇEŞİTLERİ VE MATERYALLERPV üretiminde dünya genelinde kristal-silikon teknolojisi en çok rağbet gören teknolojidurumundadır. Fakat yapılan çalışmalar ve araştırmalar bu teknolojiye alternatif olacak yeniüretim teknikleri ve materyaller bulma yolunda ilerlemektedir. İnce-Film (Thin-Film)teknolojisinin daha ince tabakalar halinde olması ve kullanım alanlarının daha çeşitli olması gibietkiler bu konuda yapılan araştırmaları artırmaktadır. Ayrıca maliyeti düşürmek için organikgüneş pili teknolojilerine yönelik olan çalışmalar hızlanmıştır.Bütün bu tekniklerin yanı sıra, üretim tekniklerinde kullanılacak farklı materyallerin kullanımıda incelenmektedir. Kristal-Si teknolojisinde tekli ve çoklu silikon kullanımı ya da ince-film 21
  • teknolojisinde kullanılan farklı türde materyaller (a-Si, CIS, a-Si/c-Si, CdTe vs) ticari alandakullanılan materyaller olarak gösterilebilir.A) 1.Nesil Güneş Piller(Kristal Silikonlu Piller)2004 yılında uygulanan PV sistemlerin (1GW ve üzeri) %94 ü bu teknoloji kullanılarakgerçekleştirilmiştir. Bu sistem tek-kristalli, çok-kristalli, ribbon-Si ve tabaka-Si (sheet silicon)olmak üzere çeşitlendirilebilir.1)Tek Kristalli Silisyum Güneş Pilleri:“Czochralski”, “Float-zone” ya da “Ribbon” metodu ile üretilen silindir şeklindeki tek kristallisilisyum külçeleri ince “wafer”lar olarak kesilir. Daha sonra bu “wafer”lar üzerinde, fosfor vebor atomları eklenmiş katmanlar (N-tipi katman ve P-tipi katman) oluşturulur. Güneş pilininsilikon nitrat ya da silikon dioksitten yapılmış üst ve alt yüzeyinde, üretilen akımı toplayacak,malzemesi genellikle nikel, bakır ve gümüşten yapılmış negatif kontaklar bulunmaktadır.Gömülü durumda olan bu kontaklar kendi içindeki kayıplarını ve iletimdeki direncinidüşürmesini sağlamıştır. Pilin ön yüzeyi, yansıyan ışığı daha iyi toplayabilmek amacıyla,piramitler ve konikler şeklinde dizayn edilebilir.2)Çok Kristalli Silisyum Güneş Pilleri:Çok kristalli malzemede damarlar kristal yapıda olup birbirlerine yönlenmişlerdir. Elektrikselözellikleri hemen hemen tek kristalli hücrelerle özdeştir. Kristalin kalitesi damarlarınkalınlıklarıyla doğru orantılıdır. Damarlar arasındaki süreksizlik iletimde engelleyici rol oynar.Çok kristalli silisyum üretim teknolojileri daha az enerji gerektirir, yani maliyet tek kristallihücre baz alındığında düşüktür. Buna rağmen çok kristalli yapının verimi tek kristalli yapınınverimine göre daha düşüktür. Ancak bahsedildiği gibi maliyetinin az olması onu daha fazlaalanda kullanışlı hale getirmiştir.3)Wafer Temelli Kristal Si Teknolojisi(HIT)PV’ nin daha ekonomik olması yani daha az materyal kullanılma isteği araştırmaları incetabakalar halinde üretilen bu teknolojiye kaydırmıştır. Bu teknoloji tabaka (wafer) olarak eldeedilen silikon malzemenin ayrık güneş pili hücreleri üretilmesinde ve daha sonra bu hücrelerinelektriksel olarak bağlanmasına dayanır. Üç ya da daha fazla tabakanın oluşturduğu 300 µmkalınlığında üretilen bu materyallerin esnek olması istenilen birçok uygulama kullanılabilirliksağlamaktadır. Fakat 100 µm kalınlığındaki bu tabakaların üretilmesi (mekanik kırılganlıklarınınfazla olması, kesim işlemlerindeki sıcaklığın etkisi) ve taşınması gibi dezavantajları dabulunmaktadır.Kristal Si teknolojilerinin dönüştürme verimi yavaş da olsa düzenli bir biçimde gelişmegöstermektedir. Bu teknoloji ile üretilen sistemlerin verimliliği şu an en düşük %10, laboratuarortamlarında elde edilen en yüksek verim %24,5 olarak elde edilmiştir. En iyi sistem verimi ise%15-16 civarındadır .B)2.Nesil Güneş Piller (Düşük Maliyetli-İnce Film Teknolojili)İnce Film teknolojisi 1-2 mikrometre kalınlığında tabakalar üzerinde yarıiletken malzemekullanarak PV üretim teknolojisidir. Bunun sonucu olarak PV üretim maliyetidüşürülebilmektedir. Ayrıca bunun yanında seri üretime yatkınlığı, hücreler arası daha basit 22
  • elektriksel bağlantılara imkan vermesi ve büyük ebatlarda üretime yatkınlığı gibi avantajlarındandolayı uzun dönem içerisinde kristal silikon (c-Si) üretim teknolojilerine göre üretim maliyetinindüşürülmesini mümkün kılacak bir teknoloji olarak görülmektedir.1)Kadmiyum Tellür (CdTe) Güneş Pilleri:Periyodik tabloda II. grupta bulunan kadmiyum elementi ile VI. grubunda bulunan tellürelementinin bir araya getirilmesi ile oluşan yarı iletken kadmiyum tellürün oda sıcaklığındayasak enerji aralığı Eg= 1,5 eV dir. Bu değer ise güneş spektrumundan maksimum dönüşüm eldeetmek için gerekli olan değere çok yakındır. Hem yüksek ışın soğurma kabiliyeti hem de kolay,düşük masraflı üretim CdTe yarı iletkeninin öne çıkmasını sağlamıştır. Yapılan çalışmalarsonucunda en ideal şartlarda CdTe hücresinden %16,5 verim elde edilmiştir. Bu teknikle yapılanticari modüllerden ise alınan en iyi verim %11 civarındadır. Fakat kadmiyum elementinin zehirliolması sebebiyle kısıtlamalı ve kontrollü kullanım gibi sorunlar ortaya koymaktadır .2)Amorf Silisyum Güneş Pilleri (a-Si):Amorf silisyum malzemesinin soğurma katsayısı yüksektir. 250 0C civarında çok kolay genişyüzeylere kaplaması yapılabilir. Bu malzemeyi kristalli silisyum malzemelerden ayıran özelliksilisyum atomlarının malzeme içindeki düzenlerinin dağınık, gelişigüzel olmasıdır. Yarı iletkeniçine duruma göre % 5-12 arası hidrojen katılarak elektriksel özellikler uygun düzeyegetirilebilir. Şu an a-Si birçok ticari uygulamalarda özellikle ev içi uygulamalarda sıkçakullanılmaktadır. Dayanıklı hücrelerden elde edilen verim %13 leri bulurken modül verimleri de%6-8 değerlerine ulaşmıştır.3)a-Si / c-Si karma yapılar:Bu yöntem kristal ve amorf silisyum yapılarının birleşiminden meydana gelmektedir. c-Sitabakası iki a-Si tabakasını ortasına yerleştirilmiştir. Yüksek verim, işlemlerin 200 0C nin altındagerçekleştirilmesi, enerjinin geri dönüşüm zamanının az olması, maliyetteki azalma gibi önemliavantajlara sahiptir. Yapılan çalışmalar neticesinde Japonya’da veriminin %20,7 değerineulaştığı görülmüştür .4)Bakır Indium(CIS) Güneş Pilleri:Bakır indium güneş pillerinin güneş ışığını soğurma katsayısı yüksektir. Yasak enerji aralıklarıgüneşin spektrumu ile ideal biçimde olacak şekilde ayarlanabilir. Bu pillerin yasak enerjiaralıkları 1,02-1,68 eV civarındadır. CIS malzemesine galyum elementi katılması ile dahayuksek verim elde etmek mümkündür. Bu pillerden çok yüksek verim almakmümkündür(%19,5). Ayrıca esnek malzemeler üzerinde kullanılabilmesi ve dayanıklı olmasıgibi yararları vardır. Fakat indiumun içermesi sebebiyle üretimin sınırlı olması, karmaşık üretimyöntemleri gibi dezavantajları bulunmaktadır .Mevcut olan teknolojilerin kullanımı, özellikle verim-maliyet oranı göz önüne alınarakseçilmektedir. Şekil.3’te 2004 yılı itibariye PV teknolojilerinin hücre verimleri, modül verimlerive materyal maliyetleri gösterilmiştir. 23
  • 30% Hücre verimi $0,60 Modül verimi Materyal Maliyeti($/W) 25% $0,50 Materyal maliyeti 20% $0,40 Verim(%) 15% $0,30 10% $0,20 5% $0,10 0% $0,00 Tek- Çok- a-Si CdTe CIS İnce- Dyes Krs Krs Si PV TeknolojisiŞekil 6.1: PV teknolojilerinin hücre verimi, modül verimi, maliyeti açısından karşılaştırılmasıC) 3.Nesil PillerBütün bu teknolojilerin yanı sıra yeni teknolojilere yönelik çalışmalar da bulunmaktadır.gelişenteknolojiler sayesinde yeni çalışmalarla beraber bu yeni yöntemlerde her geşen gün artmaktadır.1)Yüksek verimli ve yoğunlaştırılmış materyaller (Galyum Arsenür-GaAs):Yüksek maliyetli yarı-iletken malzemeler (GaAs, GaAlAs, GaInAsP, InSb, InP) yer yüzeyinegelen güneş enerjisinin üçte birinden fazlasını elektrik enerjisine çevirebildikleri için bu yöndearaştırmalar başlamıştır. 1990’ ların başında yapılan deneylerden elde edilen sonuçlarda“multiple-junction” aygıtından %30 verim alındığı görülmüştür. Sonraki çalışmalarda hücreverimi %40 lara sistem verimi de %30-35 civarına ulaşmıştır. Bu sistemlerin maliyeti çokyüksek olduğundan şu an için uzay çalışmalarında kullanılmaktadır.2)Dye-sensitized hücreler:Bu hücreleri diğer geleneksel hücrelerden ayıran temel fark ışık emiliminden sorumlu olanelementin(dye) kendi şarj taşıyıcı naklinden yayılmış olmasıdır. Bu tekniğin en önemli avantajı,durum mekanizmasının diğer geleneksel inorganik hücrelerdekinin aksine çoğunluk taşıyıcınaklinden kaynaklanmasıdır. Bu, TiO2 yarıiletkeni içindeki şarj taşıyıcılarında hacim ya da yüzeybirleşmesi olmamaktadır. Bu nedenle saf olmayan materyaller ile işleme başlanılmıştır veişlemlerin yapılması için herhangi bir özel odaya ihtiyaç yoktur. Şimdiye kadar yapılançalışmalarda %7-11 lik verim elde edilmiştir ve düşük maliyetli fotoelektrokimyasal malzemeler 24
  • için umut olmuştur. Fakat bu teknikte dayanıklılık süresi ve sıcaklık dayanımının dış ortamlarauygun olmaması gibi sorunlar ortaya çıkmıştır.3)Organik PV:Dye-sensitized hücrelerin yanında organik/inorganik hibrit hücreler de mevcutur. Bunları kabacamoleküler ve polimer olarak ayırmak mümkündür. Oldukça yüksek ışık emilimine sahip olan bumateryallerden çok düşük miktarlarda kullanım yeterli olmaktadır. Enerji geri dönüşüm süresiorganik hücrelerde daha kısa oluğundan büyük alanlarda kullanımlarda organik hücreler ileinorganik hücreler arasında büyük bir rekabet bulunmaktadır. Organik hücrelerin maliyetininucuz olması, farklı materyal seçenekleri, tabaka kalınlığının inorganik materyallere göre dahaince olması gibi önemli avantajları bulunmaktadır. Fakat 1999’dan beri yapılan çalışmalarda buhücrelerin verimlerinde ancak %3,3 e ulaşılabilmiştir.4)Yüksek verimli yarı-iletken materyallerdeki teorik bulgular:Auger(Burgu) nesil materyaller: Bu yöntem yüksek enerjili fotonların(2 eV tan daha yüksekenerjili) iki ya da daha fazla elektron delik çifti oluşturmasını sağlar. Teorik olarak %42 likverim elde edilmiştir.5)Orta metalli şerit materyaller:Bu yöntem uzun zamandır süregelen PV hücrelerin dizaynındaki problemleri çözmektedir. Buyöntem (teorik olarak) enerjisi elektron boşluklarından daha düşük olan fotonların bir banttandiğerine geçişlerde, oluşabilecek birleşmelerden ve bu nedenle materyalde oluşan bozulmalarıince bir metal şerit yerleştirerek engelleyebilmektedir. Teorik çalışmalardan elde edilen verim%46 ye ulaşmıştır.7.GÜNEŞ PİLLERİNDE DÖNÜŞÜMLERGüneş enerjisinin termal ve elektriksel dönüşümü ile ilgili uygulamalar ve bilimsel çalışmalarson yıllarda küresel ısınma sorunlarının gündeme gelmesi ile birlikte yoğun bir ilgi çekmektedir. 25
  • 7.1.Elektriksel DönüşümGüneş enerjisinin elektriksel dönüşümünün uygulama aracı olan fotovoltaik pazarı bütündünyada hızla artmaktadır. Bu artan pazar içinde fotovoltaik pil teknolojisinin izlediği değişimdegörülmektedir.Çeşitli güneş pillerinin laboratuar ve modül verimleri üretildikleri yerlerle beraberverilmiştir.Şekil 7.1 : Fotovoltaik pazarın izlediği değişimAncak, bu değerlerin, Türkiye’nin gerçek potansiyelinden daha az olduğu, daha sonra yapılançalışmalar ile anlaşılmıştır. 1992 yılından bu yana EİE ve DMİ, güneş enerjisi değerlerinin dahasağlıklı olarak ölçülmesi amacıyla enerji amaçlı güneş enerjisi ölçümleri almaktadırlar. Devametmekte olan ölçüm çalışmalarının sonucunda, Türkiye güneş enerjisi potansiyelinin eskideğerlerden %20-25 daha fazla çıkması beklenmektedir. 26
  • Şekil 7.2 : Fotovoltaik pil teknolojisinin izlediği değişimTablo 7.1 : Ticari olarak satılan pillerin cinsleri, laboratuar şartlarında hücre verimleri ve modülhalindeki verimleriYine fotovoltaik pil teknolojisini, hücre verimi, modül verimi ve maliyet açısındankarşılaştıracak olursak: 27
  • Şekil 7.3 : Fotovoltaik teknolojinin malzeme maliyeti ve verimi açısından karşılaştırılmasıFotovoltaik uygulamalarda, ticari olarak kullanılan silikon teknolojisidir. Son yıllarda ince filmCdS/CdTe ve CuInSe2 güneş pillerinin kullanımı giderek artmaktadır. İnce filmlerinelektrokimyasal olarak kaplanması düşük maliyet masraflarıyla yüksek film kalitesiniberaberinde getirmektedir.7.2.Termal DönüşümGüneş enerjili su ısıtma sistemleri termal dönüşüme örnektir. Ülkemizde termal dönüşüm, güneşkollektörlerinin yüzeyleri mat siyah boya ile boyanarak hazırlanmaktadır. Bunlarda profilyüzeylerinin absorpsiyon/emisyon oranı çok küçüktür. Dolayısıyla güneşle ısınan su, hızlaradyasyonla ısısını kaybeder. Siyah mat boya ile hazırlanan yüzeylerde boya çatlaması vekorrozyona çok rastlanır. Ömürleri kısadır. Yüksek verimli kollektör yüzeyleri güneş ışığınakarşı seçici ve koruyucu kaplamalardan oluşur.Yüksek verimli bir kaplamanın, güneş ışığının 0.3-2 μm dalga boyu aralığında maksimumabsorpsiyon (α> 90) değerine, aynı zamanda da radyasyonla ısı kaybının olmaması içindeminimum emisyon (ε<20) değerine sahip olması gerekir. Bu kaplamalar 1 μm’den daha incefilmler olup vakum teknikleri, elektrokimyasal kaplama yöntemleri veya ile hazırlanabilir. 28
  • Güneş enerjisinin termal dönüşümü ile yapılan çalışmada İTÜ-KOSGEB ortaklığı ile bakır,alüminyum yada döküm yüzeyler üzerine güneş ışığına karşı seçici ince film yüzeylerinhazırlanması ve bunlarla yüksek verimli kollektör yapımını olşturmaktadır. Güneş ışığını belirlidalga boyları aralığında yüksek değerlerle absorplayan, buna karşılık emisyon değeri küçük,nano filmler bakır ve döküm yüzeyler üzerine elektrokimyasal kaplama yöntemi ile kontrollü birşekilde hazırlanmıştır. Kullanılacak yöntem patent altında korumalı bir yöntem olup, buyöntemle bakır ve döküm yüzeyler üzerine kademeli olarak elektrokimyasal kaplamalarla nikelsiyahı filmler oluşturulacaktır. Oluşturulan filmlerin yüksek sıcaklığa ve korozyona dayanıklılığıtest edilmiştir. Şekil 1’de patenti alınan yüzeyin spektral özellikleri görülmektedir. Avrupa’davakum tekniğiyle üretilen benzerlerine oranla çok daha dayanıklı ve üretim tekniğinin basitliğinedeniyle de çok daha ucuzdur (Kadırgan, 1981). Şekil 7.4 : Patenti alınan yüzeyin spektral özellikleri7.3.Fotovoltaik DönüşümGüneş enerjisinin fotovoltaik dönüşümü üzerine yapılan çalışmaların konusu elektrokimyasalyöntemle kaplanan CdS/CdTe ile CuInSe2 ince film güneş pilleridir. Deneysel çalışmamızdaelektrokimyasal ölçümler Volta Lab PGZ-301 potansiyostatı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Deneylerde pyreks camdan yapılmış, üç elektrotlu elektrokimyasal ölçüm hücresi kullanılmıştır.Ölçümlerde çalışma elektrodu, referans elektrot ve yardımcı elektrot kullanılmıştır. Ortamdamevcut olan oksijeni uzaklaştırmak ve sürekli inert ortam sağlamak amacıyla azot gazı 29
  • atmosferinde çalışılmıştır. Çalışma elektrodu olarak ITO kaplı camlar kullanılmıştır. CdS incefilm güneş pilleri için kaplama çözeltisi olarak 0.2 M CdCl2 kullanılmıştır. Bu çözeltinin pH’sı 2-4 ve çözeltiye ilave edilen Na2S2O3 konsantrasyonu da 0.01 M ve 0.05 M arasında ayarlanmıştır.Çözeltiye uygulananan potansiyel 80 0C ve 90 0C’de -0.6 V/SCE’dir. Elektrokimyasal ölçümlerVoltalab impedans spektroskopisiyle yapılmıştır. İTÜ-CSM işbirliği ile hazırlanan CdS/CdTegüneş pillerinin verimleri Tablo 6.2’de verilmiştir (Kadırgan vd., 2000). Tablo 7.2 : CdS/CdTe güneş pillerinin verimleriCuInSe2 ince filmlerin elektrokimyasal olarak hazırlanmasında deneysel yöntem olarak kronokulometri ve döngülü voltametri yöntemleri kullanılmıştır. CuInSe 2 ince filmleri, sabit birelektrik yükü (Q) ve sabit potansiyel altında çalışan krono kulometri yöntemi ile elde edilmiştir.CuInSe2’in ITO kaplı camlar üzerinde elektrokimyasal olarak depolanması ve daha sonra eldeedilen filmlerin XPS ile karakterizasyonu incelenmiştir (Şekil 6.5). Bu çalışmadaelektrokimyasal olarak depolanması, bu depolamaya etki eden faktörler, ince filmin oluşmakinetiği ve elde edilen filmlerin yüzey kompozisyonları araştırılmıştır (Kadırgan, Beyhan, 2006). 30
  • Şekil 7.5 : XPS analizi8.FOTOVOLTAİK MODÜL ÜRETİMİ8.1.Güneş EnerjisiBu yazıda, az yatırım ile fotovoltaik modül üretimi teknikleri ele alınacaktır. Üretim ile ilgilimalzemeler, donanım ve üretim aşamaları açıklanacaktır. Böyle bir teknolojinin küçük yerleşimbölgelerine de uygun olacağı vurgulanacaktır. Atölye teknolojisi ile fotovoltaik modül üretimidiye adlandırdığımız bu yöntemin geniş uygulama alanı bulacağından, dünyadaki büyük enerjiaçığını kapatmada, işsizliği azaltmada ve küçük yerleşim bölgelerinden büyük şehirlere göçüazaltmada olumlu etkileri olacağına dikkat çekilecektir.Fotovoltaik modül üretiminde işçilik payı toplam maliyetin önemli bir yüzdesini oluşturduğubilinmektedir. Bu nedenle son yıllarda maliyeti azaltmak amacıyla iki ayrı yönde çalışmalar 31
  • yapılmaktadır. Bir yandan daha fazla otomasyona doğru gidilirken, diğer yandan da modülüretimini basit yöntemler ile az enerji gereksinmesi olan ucuz insan gücü istihdam edebilenküçük atölyelerde yapmak yönünde gittiği gözlenmektedir. Tam otomasyonlu üretim büyükyatırımlar gerektirdiğinden, gelişmiş ülkelerde ele alınmaktadır. Burada amaç bugünkü 5 dolarWp olan modül maliyetini ikibinli yıllarda 2 dolar civarına indirmektir.Fotovoltaik modüller güneş pili (solar cell) adı verilen ve genellikle silikon malzemeden pnjonksiyonlar oluşturularak üretilmektedir. Modüllerin istenilen gerilim ve akım değerleri, pillerinseri ve/veya paralel bağlanılması ile elde edilmektedir. Modül üretiminde şu ana kadaruluslararası bir standartlaşmaya gidilmediğinden, modül ebatları üretici firma tarafındanbelirlenmektedir. Uygulamaya yönelik enerji kapasiteleri ise; modüllerin seri ve/veya paralelbağlanması ile elde edilen pano (panel) ile sağlanır. Pano kapasiteleri de uygulamagereksinimlerini sağlamıyor ise panoların seri ve/veya paralel bağlanması ile elde edilen dizin(array) diye adlandırılan yapı ile gerçekleştirilmektedir. Pil, modül, pano ve dizin ilişkileri Şekil1de gösterilmiştir.Şekil 8.1 : Güneş pillerinden modül oluşumuŞekil 8.1de görüleceği üzere, fotovoltaik enerji sistem yapılarının modüler olduğunu ortayaçıkarmaktadır. Güneş pili ve modül üretimi fabrika veya atölye gibi ortamlarda yapılırken, panove dizinler çoğunlukla uygulama yerlerinde monte edilmektedir.Bu yazıda, küçük yatırım ile fotovoltaik modül üretimi için gerekli malzemeler, gerekli donanımve üretim aşamaları açıklanacaktır. Modül üretimi atölye ortamında olabileceğinden, küçükyerleşim bölgelerinde de yapılabileceği vurgulanacaktır. Bu tür yatırımlar dünya enerji açığı dagöz önüne alınarak değerlendirildiğinde, bir yandan enerji talebine katkı yaparken, diğer yandanda ekonomiye katkı, işsizliği ve büyük şehirlere göçü azaltma gibi olumlu etkilerinin olacağıbelirtilecektir.8.2.Modül Oluşum AşamalarıBir fotovoltaik modülün kesiti Şekil 2de görüldüğü gibi, birkaç tabakadan oluşmaktadır. Önce;birbirine seri ve/veya paralel bağlanmış güneş pilleri bir fiber yatak üzerine oturtulup, pillerinüzerine ve fiberin altına EVA malzemesinden iki tabaka yerleştirilmektedir. Sonra üst EVAmalzemesinin üstüne temiz ve sertleştirilmiş bir cam parçası, alt EVA malzemesinin altına ise birtedlar tabakası konmaktadır. Daha sonra ise, hazırlanmış olan modül sandviç bir laminasyonfırınına yerleştirilip vakum altında bir müddet pişirilmektedir. Laminasyon sonucu yukarıda adıgeçen malzemeler aralarında hiç hava kalmaksızın birbirlerine yapışmaktadır. Laminasyon işlemisonrası modül dikkatlice soğutulup, çerçeve ve terminal kutusu takıldıktan sonra son testiyapılmakta ve kullanıma hazır hale getirilmektedir. 32
  • cam EVA piller fiber yatak EVA tedlarŞekil 8.2: Fotovoltaik modül kesidiŞekil 8.2te atölye teknolojisi ile üretilebilecek bir fotovoltaik modül ün üretim aşamalarıgösterilmiştir. Şekilde görüldüğü üzere birinci aşama, modül ebadı ve güç seçimininyapılmasıdır. Buna göre üretime başlanmadan önce bir modül tasarımı söz konusudur.Tasarım için gerekli bilgiler ise;1) Donanımda seçilmiş olan laminatör cihazının kapasitesi,2) Belirli uygulamaya göre optimum modül uç gerilimi,3) Piyasada bulunan fotovoltaik pillerin ebatları ve akım kapasiteleri.Şu anda piyasada bu amaçla kullanılabilecek kristal güneş pilleri; 10x10 cm, 12.5x12.5 cm,15x15 cm ebatlarında ve 2-7 Aplik akım değerlerinde bulunabilmektedir. Bilindiği üzere;fotovoltaik pillerin gerilimleri ise pn jonksiyonu ve malzeme cinsinden dolayı 0.45 Vcivarındadır.Burada üretimin küçük bir atölyede, en az yatırım ve enerji tüketimi ile yapılması isteniyor ise,şu anda piyasadaki bulunan tek faz 220 V gerilim ve 16 A akımla çalışabilecek bir laminatörseçilmesi uygun olacaktır. Böyle bir laminatör ise aynı anda en fazla 55x45 cmlik bir alanılamine edebilmektedir.Atölyemizde yukarıda belirtilen laminatörü kullanacak olursak, bu laminatöre 10x10 cmebadındaki pillerden 20 adet sığacaktır. Her pilin akım kapasitesi 2.2 Ap olduğu ve pillerin seribağlandığını var sayılırsa, uç gerilimi 9 V ve gücü yaklaşık 20 Wp olan fotovoltaik modüllerüretilebilecektir. Aynı laminatör ile daha yüksek uç gerilimi olan bir modül üretmek istiyorsak(örneğin 16 V gibi), pilleri özel bir kesici tezgah ile küçültmemiz gerekecektir. Bu durumdalaminatöre 36 adet pil sığdırmak gerekecektir. Bunun için aynı piller (10x10 cm) ikiye bölünüp,elde edilen 36 adet (5x10 cm) bölünmüş pil seri bağlanılır ise; uç gerilimi 16 V ve gücü 18 Wpolan bir modül elde etmek mümkün olacaktır. 33
  • Modül Büyüklüğü ve Güç Seçimi Pillerin İstenilen Üst Cam Kesimi Akımı Vermesi için ve Temizlenmesi Ebatlandırılması EVA ve Alt Destek Üst Yüzey İletken Malzemesinin Kesilmesi Şeridinin Lehimlendirilmesi Pil ve Lehimlerin Test Edilmesi Üst Cam, EVA, Piller ve Alt Destek Levhasının Yerleştirilmesi Laminasyon İşleminin Bağlantı Kutusu Montajı Modül Testi Yapılması ve Son Modül Testi Şekil 7.3: Modül üretim aşamaları.8.3.Atölye DonanımıAtölye teçhizatında en yüksek maliyeti laminatör tezgahı oluşturmaktadır. Bu cihazın kapasitesive laminasyon alanı aynı zamanda atölyenin üretim kapasitesini de belirlemektedir. Tek fazlıelektrik enerjisi ile çalışan laminatörler yukarıda açıklandığı gibi sınırlı üretim kapasitesine sahipolmalarına karşın 3 fazlı ve su soğutmalı olanları 144x78 cmlik bir modülü veya daha küçükbirkaç modülü aynı anda lamine edebilmektedir. 34
  • Ancak, amaç atölyeyi elektrik enerjisi sınırlı olan yerleşim bölgelerinde kurmak ise tek fazlılaminatörler tercih edilmelidir.Atölyede diğer önemli tezgahlar ise aşağıdaki gibi sıralanabilir:A) Pil Keser Tezgahı: Bu tezgah ebatları 10x10 cm, 12.5x12.5 cm ve 15x15 cm olan foto-voltaik pilleri 1/16, 1/8, 1/6, 1/4, 1/2 oranlarda kesebilme olanağı sağlamaktadır. Bu tezgaha birhava kompresörü ve bir duman çekici aspiratör gerekmektedir.B) Lehim Tezgahı: Bu tezgahta ısısı ayarlanabilen bir havya, ısıtılabilen bir alüminyum taban,duman emici bir aspiratör ve kullanıcıya özel bir aydınlatma sistemi bulunmaktadır.C) Fotovoltaik Pil Test Tezgahı: Bu tezgahta laminasyon öncesi pilleri test etmek için homojenaydınlatılmış bir yüzey ve kısa devre akımı ölçmek için bir cihaz bulunmaktadır. Tezgahta ayrıcagörsel denetim için lambalı bir büyüteç bulunmaktadır.D) Cam Temizleme Tezgahı: Bu tezgahta laminasyon öncesi cam yüzeyler toz, pislik veyağdan tamamen arındırılır. Böylece laminasyon sonrası modül içinde hava kabarcığı kalmamasıgaranti edilmektedir.E) Rulo Malzeme Tezgahı: Bu tezgahta rulo halinde tedarik edilen lehim şeridi, EVA, tedlar vecam elyaf malzemeleri için özel taşıyıcı ve kesici aletler bulunmaktadır.F) Modül Test Tezgahı: Bu tezgahta üretilen modüllerin I-V karakteristiği 1.5 güneşlik biraydınlatma ortamında test edildikten sonra, istenilen uç gerilim ve maksimum akım değerleri ilekarşılaştırma yapılmaktadır.G) Çerçeveleme Tezgahı: Bu tezgahta test edilmiş modüller çerçeveledikten sonrapaketlenmeye hazır hale getirilmektedir.8.4.Yer Gereksinmesi Ve Üretim KapasitesiAtölyede bir adet tek fazlı laminatör kullanıldığı takdirde ve şimdiki teknoloji ve yukarıda adıgeçen tezgah ve malzemelerle imalat yapılabilmesi için yaklaşık 10x4 m 2 = 40 m2lik bir atölyealanına gereksinme olduğu anlaşılmaktadır. Bu hesapta laminatöre 4 m 2lik bir alan diğertezgahların her birine, gelen malzeme ve mamul için ayrılacak dörder m2lik alanlaröngörülmüştür.20 Wp lik bir modülün laminasyon süresi yaklaşık 20 dakika olduğu göz önünde tutularak sözkonusu atölyede günde 600 Wplik modül üretilebilmesi mümkün görünmektedir. Bugünküfiyatlarla 100 Wp satış fiyatı 500 dolar dolayında kabul edilirse bu atölye günde 3000 dolar ciroedebilecektir. Öte yandan böyle bir atölyenin bugünkü maliyeti 100000 dolar civarında olduğubelirtilmektedir. Buna göre atölye ürettiği modüllerden % 10 kadar kar edebilirse yatırımı biryılda karşılayabilecektir. 35
  • 8.5.Atölye MaliyetleriFotovoltaik pil maliyetleri yıllar önce yapılmış olan tahminler doğrultusunda düşmektedir. 2000li yıllara yaklaştıkça pil maliyetinin 2 dolar Wp civarında olacağı görünmektedir.Hiç kuşkusuz yukarıda açıklanan tipte atölye maliyetleri; hem yaygınlaşma sonucu (sürümden)hem de atölye teçhizatında kullanılan cihazlarla ilgili yapılan Ar-Ge çalışmaları sonucu düşeceğiaşikardır.Atölyeler tek fazlı enerji ile çalışabildiğinden küçük yerleşim bölgelerinde kolaylıklakurulabilecek ve hatta tesis edilebilecek güneş enerjisi panolarından kendi enerjilerinisağlayabileceklerdir. Bu tür atölyelerin ufak yerleşim bölgelerinde kurulması o bölgelerinenerjisini güneşten elde etme gibi sonuçlar da doğuracaktır.Enerji fazlasını satma olanağı da elde edilebileceği için ekonomik fayda da sağlanılabilecektir.Doğrudan faydaların yanısıra, bu atölyeler işsizliği azaltma yönünde fayda sağlayacağı gibibüyük şehirlere iş bulma maksadı ile açığa çıkan göçü de azaltıcı rolü olacaktır.9.GÜNEŞ PİLİ YAPIMINDA KULLANILAN YENİ YÖNTEMLER 36
  • 9.1.Güneş Pili KürecikleriŞekil 9.1 :Güneş pili küreciklerine bir örnek kürecik modeli.Sphelar, mükemmel biçimde yuvarlatılmış, 1mm çapında, seri veya paralel olarak bir arayagetirilerek hertür cihazda kullanılabilecek güneş pili kürecikleri olarak tanımlanabilir. Kısacaoptoelektronik şirketi Japon Kyoseminin parlak bir fikri. İlk bakışta esaslı bie değişikliktaşımıyor gibi görünse de, düz olmayan güneş pillerinin pratik etkisi ışığı yakalamak içinyüzlerinin hassas biçimde ışık kaynağına yöneltilmek zorunda olmayışıdır. Sphelar adı verilengüneş pili doğrudan veya çevresel ışığı kullanarak elektrik üretebiliyor. Işık nereden gelirsegelsin verimli bir şekilde yararlanıyor. Güneş pili küreciklerinin üretim yöntemi de oldukçaverimli. Bir güneş küreciğinin üretimi halihazırdaki güneş pillerinin üretimi için gerekensilikondan daha azını gerektiriyor. Güneş kürecikleri, ergitilmiş silikon kristallerinin 14 meteyüksekliğindeki düz bir duvardan yerçekimi etkisiyle aşağıya doğru yavaşça indirilmesiyleoluşuyor. Bu imalat yöntemiyle üretilen küreciklerde, geleneksel güneş pili imalatında aslındayarısı da ziyan edilen toplam silikon miktarının, yarısı kullanılıyor.Dolayısıylada yarı yarıyatasarruf sağlanıyor. Bu yeni günel pillerinin belki de en önemli boyutunu, küreciklerin ihtiyaçduyulan her tür biçimde bir araya getirilebilir oluşu oluşturuyor. Güneş pili kürecikleri, pencerecamının içine gömülerek eletrik üretmek dahil, en zor biçimlerde, güneş paneli üretme olasılığısağlıyor.9.2.Nanoanten_YöntemiABD Idaho Ulusal laboratuarından araştırmacı Steven Novack elinde özel biçimlendirilmişiletkenlerin kabartma şeklinde işlenmesiyle oluşturulan nano anten dizilerini içeren plastiklevhayı elinde tutuyor.Her bir kare yaklaşık 260 milyon anten içeriyor.Nano teknoloji alanında araştırma ve geliştirme faaliyetleri genellikle santimetre ölçeğindeyapılmasına karşın, INL patentli imalat süreci, nano boyutlardaki özelliklerin büyük ölçekteüretilebileceğini gösteriyor.Buda herkesi daha yeni araştırmalara yöneltiyor. Idaho Ulusallaboratuarı araştırmacıları, Microcontinuum Şirketi. (Cambridge, MA) ve MissouriÜniversitesinden Patrick Pinhero ile birlikte ortaklaşa olarak, gün batımından sonra da güneş 37
  • enerjisini toplamayı sürdürebilen ve esnek malzeme üzerine basılarak yardası (91,44 cm) 1peniye mal olmasını umdukları güneş enerjisini toplamanın yeni bir yöntemini geliştiriyorlar.Şekil 9.2 : Nanoanten yöntemine örnek levha çalışmasıYeni yaklaşım, ince iletken spirallerin plastik levha üzerine basılmasında kullanılan özel imalatyöntemi nedeniyle iki 2007 Nano50 ödülü kazanmış. Levhaya gömülen her bir nano anteningenişliği insan saçının 1/25’i çapında olmasıda ayrı bir hayranlık konusu olmaktadır.Nano antenler, boyutları nedeniyle enerjiyi gözün gördüğü tayfın dışında kalan, kızılötesialandan topluyor. Güneş çok miktarda kızıl ötesi enerji yayıyor. Dünyayı yıkayan bu enerji günbatımından saatler sonra da ışıma yoluyla serbest kalmayı sürdürüyor. Nano antenler, enerjiyihem güneş ışığından hem de yeryüzünden yayılan ısıdan, geleneksel güneş pillerine göre çokdaha verimli bir şekilde emmeyi sürdürebilirler.Fizikçi Steven Novack 2007 Kasım ayındaBoston’da yapılan Ulusal Nano Mühendisliği Konferansındaki konuşmasında, bu antenleringeleneksel güneş pillerinin yerini alma olasılığı taşıdığına dair düşüncesini dilegetirmişti.Antenleri atom düzeyine indirgemek zor ama yapıldığı taktırde harika sonuşlarverebilecek bir yöntem olduğu kanısında birleşiyor bütün bilim adamları.Televizyon veya cep telefonumuzdaki çok küçük devreler, enerjiyi antenlere benzer şekildeemerler. Bütün antenler yüksek notaların bardağı kırmasını mümkün kılan kendi kendinigüçlendiren bir fiziksel olgu olan “rezonans” yoluyla çalışır. Radyo ve televizyon antenleri,yakalamaları gereken enerjinin dalga boyu nedeniyle büyük olmak zorundadır.Teorik olarak 38
  • elektromanyetik dalgaları yakalayabilen anten yapımı mühendislerce yapılmış antenden degörebileceği üzere basittir.Nano anten dizileri altın üzerine basılmış ve elektron mikroskobu ile görüntülenmiş.Yerleştirilen tel yaklaşık bin atom kalınlığında. Esnek levhadaki birbirine bağlı anten dizileri birgün ağır ve pahalı güneş panellerinin yerini alabilir.Ekibin atom ölçeğindeki spiral antendizilerini basmanın verimli yolunu bulmaları yıllar almış. Bu kavram yeni olmamasına karşın,Novack nano teknolojinin çıkış yapmasının bunu gerçekten mümkün kıldığını söylüyor.INL takımı antenlerin bir gün folyo veya plastik rulo üretim yöntemiyle basılabileceğini gözündecanlandırıyor. Şimdiye kadar her biri 10 milyon anten içeren 6 inçlik (15,24 cm) dairesel pullarüzerine baskı yapmışlar.İlk başta araştırmacılar antenleri, geleneksel güneş pillerini daha verimlikılmak için, onlarla birleştirmeye odaklanmışlar. Daha sonra sıfırdan başlamayı düşünmüşler.Novack, “antenlerin kendi enerjisini kendisi toplayabilir hale getirebileceklerini fark ettiklerini”söylüyor.Ekonomik bir seçenekTicari güneş panelleri genellikle üzerlerine düşen kullanılabilirenerjinin %20’sinden daha azını elektriğe dönüştürebilirler.Şekil 9.3 :Nanoanten yöntemininde nanoanten dizileri yerleştirilme şekline örnek bir dizilimHer bir silikondan yapılmış hücre verimliliklerinin artırılması için alışılmadık malzemelerlekaplanır. İşlenen silikonun tedariki de yalıtımlıdır ve daha pahalıya malolur. Novack nanoantenlerin geleneksel güneş pillerine nazaran çok daha verimli ve sürdürülebilir bir seçenekolacağını umduklarını belirtiyor.Takımın hesaplamalarına göre her bir nano anten kullanılabilirenerjinin %80’ini emebiliyor. Devrelerin kendileri birkaç farklı iletkenden oluşuyor ve nanoantenler ince, esnek “polyethylene “ gibi ambalaj kaplaması olarak kullanılan plastikmalzemelerin üzerine basılabiliyor. Aslında takım ilk antenlerini doğru kalınlığa sahip olduğuiçin Wall street Journal gazetesinin konulduğu plastik poşet üzerine basmış. Kolaycabulunabilecek malzemeler hızlı imalata başlamayı odaklandıklarını söyleyen Novack,amaçlarının nano antenleri ucuz fiyatlı halılar kadar ucuza yapmak olduğunu vurguluyor.İyi 39
  • ayarlanmış ince yapılar Nano güneş anteni paneli yapmanın gerçek hilesi onların taşımalarıgereken özelliklerin öngörülerek fabrikada basılmadan önce tasarımda mükemmelleştirilmesidir.Titreşen bir antenin fiziğiyle çalışmak göreceli olarak kolay olmasına karşın, çok sayıda antenbir araya getirildiğinde karmaşık etkileşimler oluşmaya başlar. Kızılötesi ışığın doğru frekansıçarptığında, antenler, malzeme üzerinde beklenmedik etkiler oluşturan yüksek elektromanyetikalan da üretirler.Sonuçta araştırmacılar, mevcut antenlerin malzeme ve şekillerini en verimlişekilde nasıl ince ayar yapabileceklerini görmek için ince yapılardaki rezonansın bilgisayarmodelini geliştiriyorlar.Novack, antenleri görememeleri nedeniyle, bunları modelleyebilmeyisağlamalarının kendilerini başarılı kılacağını, çünkü onlara müdahale etmelerinin güç olduğunu,küçük ayarlamaların bile büyük farklar oluşturabildiğini belirtiyor.Heyecan yaratangelecek.Novack, bir gün bu nano anten toplayıcıların taşınabilir bataryaları şarz edebileceğini,evlerin çatılarına kaplanabileceğini belki de polyester kumaşlarla birleştirilip çift taraflı panelolarak, bir tarafının gündüzleri güneşten gelen geniş enerji tayfını, diğer tarafın ise geceleridünyanın yaydığı dar frekanslı enerjiyi almak üzere tasarlanabileceğini belirtiyor.Nanoantenlerin üretimi kolay olmasına karşılık, sürecin iki önemli kısmı henüz tam anlamıylagelişmiş değil; elektriği saklamak ve aktarmak için gereken kısımlar. Kızılötesi ışınlar nanoantenlerde alternatif akım oluşturmasına karşın bu akımın frekansı saniyede on bin milyar (tenthousand billion). Bu saniyede 60 kez salınan akımla çalışan elektrikli aygıtlar için son derecehızlı bir salınım.Bu yüzden ekip salınımı, antenlerle birlikte çok ince kapasitörler gibi dönüştürme aygıtlarınıbasarak aşağıya düşürmenin yolunu arıyor. INL Mühendisi Dale Kotter, bu noktada söz konusuantenlerin enerjiyi yakalamak için iyi olmalarına karşın onu dönüştürmede iyi olmadıklarınısöyleyerek, kısa zaman içinde son derece umut vadeden deneysel araştırmalarının olduğunuvurguluyor.Kotter ve Novack yüksek frekanslı alternatif akımı, bataryalarda saklanmaya elverişlidoğru akıma çevirmenin yolunu da araştırıyorlar. Bir ihtimal yüksek hızlı doğrultucuları, özeldiyotları her bir spiral antenin ortasına yerleştirerek alternatif akımı doğru akıma çevirmek.Takım, olası çeşitli enerji dönüştürme yöntemlerinin patentlerine de sahip. Onlar yeni nesilgüneş enerjisi panellerinin sadece birkaç yıl uzağında olduklarını umuyorlar.9.3.CIGS Yöntemi 40
  • Şekil 9.4 : Honda Soltec Şirketinin Ürettiği CIGS Güneş PaneliHonda Soltec Şirketi yeni ince-film güneş pillerinin satışına başladı. Yeni güneş pillerinde,silikon yerine bakır, indiyum, galyum ve selenyum bileşimi (CIGS)kullanılıyor.Kısaca (CIGS)olarak tanımlanan silikon içermeyen güneş pillerinin güneş pillerinin üretim sürecinde daha azkarbondioksit yayılması nedeniyle daha "çevreci" oldukları belirtiliyor.Bazı bilim adamları CIGS güneş pillerinin geleceğin düşük maliyetli güneş pilleri olabileceğinitahmin ediyorlar. Hondanın CIGS güneş pilleri en fazla 125 Watt 1kW/m2 çıktı sağlarken, herbir modülün boyutları 1,417mm × 791mm × 37mm ve ağırlığı 14.3 kg. Önerilen satış fiyatınınJaponyada yaklaşık 60,375 Yen ($495 Dolar) olacağı not ediliyor.Honda Soltec Limited Şirketi,Honda^nın tamamen sahip olduğu güneş enerjisi alanında faaliyet gösteren bir alt şirketi. 2006Sonbaharında faaliyete geçen Şirketin halihazırda satışları 61 Milyon Dolara ulaşmış.Şirket,Honda Mühendislik Şirketince üretilen güneş pillerinin dağıtım ve servis hizmetini sağlıyor.Honda Şirketi Otomobil üreticileri içinde güneş enerjisi alanında faaliyet göstermeye başlayanilk şirket. Ucuz ve oldukça verimli CIGS güneş pili üretimi alanında, Hondanın yanısıraDaystar, Global Solar, HelioVolt, Konarka, Miasole, and Nanosolar Şirketleri üretimdebulunuyor.9.4.Boya Ve Titanyum Esaslı Güneş Pilleri 41
  • Şekil 9.5 :Organik Boya Ve Titanyum Esaslı Güneş Pillerinin Çalışma Şeması Şekil 9.6 : Organik boya esaslı nano-kristal yapılı ince film güneş pillerinin yapısı 42
  • Şekil 9.7 : Organik boya esaslı nano-kristal yapılı ince film güneş pillerinin üretimi 43
  • Şekil 9.8 : Modül üretimi Şekil 9.9 : Organik güneş pili paneli10.GÜNEŞ PİLİ SİSTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASIBu sistemlerde yeterli sayıda güneş pili modülü, enerji kaynağı olarak kullanılır. Güneşinyetersiz olduğu zamanlarda yada özellikle gece süresince kullanılmak üzere sistemde akümülatörbulundurulur. Güneş pili modülleri gün boyunca elektrik enerjisi üreterek bunu akümülatördedepolar, yüke gerekli olan enerji akümülatörden alınır. Akünün aşırı şarj ve deşarj olarak zarargörmesini engellemek için kullanılan regülatör ise akünün durumuna göre, ya güneş pillerindengelen akımı yada yükün çektiği akımı keser. Şebeke uyumlu alternatif akım elektriğinin gerekliolduğu uygulamalarda, sisteme bir inverter eklenerek akümülatördeki d.a. gerilimi, 220 V, 50Hz.’lik sinüs dalgasına dönüştürülür. Benzer şekilde, uygulamanın şekline göre çeşitli destekelektronik devreler sisteme katılabilir. Bazı sistemlerde, güneş pillerinin maksimum güçnoktasında çalışmasını sağlayan maksimum güç noktası izleyici cihazı bulunur.Güneş pili sistemi uygulamaları iki ana gruba ayrılabilir:1)Şebeke bağlantılı sistemler 44
  • 2)Şebekeden bağımsız sistemler10.1.Şebeke Bağlantılı Güneş Pili Sistemlerinin Yapısı Ve ÖzellikleriŞebeke bağlantılı güneş pili sistemlerin gücü, birkaç kW’ tan birkaç MW’lara kadardeğişebilmektedir. Şebeke bağlantılı güneş pili sistemleri yüksek güçte,santral boyutundasistemler şeklinde olabileceği gibi daha çok görülen uygulamalar ise binalarda küçük güçlüuygulamalar şeklindedir. Bu tür sistemler, iki ana gruba ayrılır.İlk tür sistem, temelde bir yerleşim biriminin mesela, bir konutun elektrik ihtiyacını karşılar. Busitemlerde, üretilen fazla enerji elektrik şebekesine satılır.Yeterli enerjinin üretilmediği durumlarda şebekeden enerji satın alınır. Böyle bir sistemde enerjidepolaması yapmaya gerek yoktur, yalnızca üretilen d.a. elektriğin, a.a. elektriğe çevrilmesi veşebeke uyumlu olması yeterlidir.İkinci tür şebekeye bağlı güneş pili sistemleri kendi başına elektrik üretip, bunu şebekeye satanbüyük güç üretim merkezleri şeklindedir. Bunların büyüklüğü 600-700 kW’ tan MW’ lara kadardeğişir.Şekil 10.1 : Şebekeye elektrik veren güneş pili (PV) sistemi10.1.1.Şebeke Bağlantılı 4,8 KW Güneş Pili SistemleriGüneş pilleri şebekeden bağımsız sistemler olarak kullanılabileceği gibi mevcut elektrikşebekesine bağlı olarak da kullanılabilirler. Enerji maliyetinin pahalı olması nedeniyle güneşpilleri genellikle şebekeden uzak yerlerdeki küçük güçlerin enerji talebinin karşılanmasındakullanılmıştır. Son yıllarda ise özellikle gelişmiş ülkelerde şebekeye bağlı güneş piliuygulamaları yaygınlaşmaktadır. Bu kapsamda EİE Didim Güneş ve Rüzgar Enerjisi AraştırmaMerkezine 4,8 kW gücünde şebeke bağlantılı güneş pili sistemi kurulmuştur. 45
  • Şekil 10.2 : Şebeke bağlantılı 4.8 kw güneş pili sistemi10.1.2.Şebeke Bağlantılı 1,2 KW Güneş Pili SistemleriŞebeke bağlantılı sistemlerin demonstrasyonu amacıyla 1,2 kW gücünde bir şebekeye bağlıgüneş pili sistemi de EİE Yenilenebilir Enerji Kaynakları Parkı’na tesis edilmiştir.Şekil 10.3 : Şebeke bağlantılı 1.2 kw güneş pili sistemi10.2.Bağımsız Güneş Pili Sistemlerinin Yapısı Ve ÖzellikleriFV sistemlerinin en tipik ve en yaygın kullanım şekli, yerleşim yerlerinden uzak yörelerde enerjigereksinimini karşılayan bağımsız (stand - alone) sistemlerdir. Bu sistemler birkaç watt’tanbirkaç yüz kW’ lara kadar değişebilen güçlerde ve çok çeşitli türlerde yüklerin enerji talebinikarşılayabilir. 46
  • Bu tür sistemlerde yeterli sayıda güneş pili modülü, enerji kaynağı olarak kullanılır. Güneşinyetersiz olduğu zamanlarda yada özellikle gece süresince kullanılmak üzere genellikle sistemdeakümülatör bulundurulur. Güneş pili modelleri gün boyunca elektrik enerjisi üreterek bunuakümülatörde depolar, yüke gerekli olan enerji akümülatörden alınır. Akünün aşırı şan ve deşarjolarak zara görmesini engellemek için kullanılan kontrol birimi ise akünün durumuna göre, yagüneş pillerinden gelen akımı yada yükün çektiği akımı keser. Şebek uyumlu alternatif akımelektriğin gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir inverter eklenerek akümülatördeki d.a.gerilim 220 V 50 Hz’ lik sinüs dalgasına dönüştürülür. Benzer şekilde, uygulamanın şekline göreçeşitli destek elektronik devreleri sisteme katılabilir. Şekilde şebekeden bağımsız bir güneş pilienerji sisteminin şeması verilmektedir. Şekil 10.4 : Güneş pili sistemi işleyiş şemasıKüçük bir FV sistemi Şekilde gösterilen bölümlere ayrılabilir. FV levhalar güneş enerjisinidirekt olarak elektrik enerjisine dönüştürürler. Tipik bir levha güneşli açık havada 12 volt, 10Amper kadar, yani 120 Watt elektrik üretebilir. Elde edilen gerilimi arttırmak için levhalar seriolarak, akımı arttırmak için ise paralel olarak bağlanırlar. Güneşten maksimum enerjiyitoplayabilmek için FV levhaların gün boyunca en çok güneş gören güney yönüne bakmaları vebulunan eyleme göre zamana bağlı olarak yatay ile belirli bir eğimde olmaları gerekir. Genelolarak kış aylarında levha yaz aylarına nispeten daha dikey olmalıdır.Güneş enerjisi değişen ve her zaman olmayan bir enerji türüdür. Mesela, güneş doğmadan önce,güneş battıktan sonra veya kapalı ve bulutlu havalarda güneş enerjisi olmadığından toplananfazla enerjinin depolanıp bu zamanlarda kullanılması gerekir. Bu amaçla yüksek kapasiteli( mesela 100 Ah) batarya kullanılır. Genel olarak bir bataryanın ömrünü arttırmak içinkapasitesinin %80’den fazla deşarj olmaması gerekir.FV sistemlerde güneş olduğu zamanlarda bataryaların tamamıyla dolduktan sonra akımalmalarını (overcharge) önlemek gerekir. Fazla şarj bataryanın ısınmasına, sıvı kaybına ve 47
  • batarya ömrünün kısalmasına yol açar. Regülatör, FV levhalar ile bataryalar arasına konur vebataryaların fazla şarj almalarını önler. İnverter 12 veya 24 voltluk düşük doğru akımı 240 voltalternatif akıma dönüştürür. Çok küçük uygulamalarda inverter yerine düşük gerilim ve doğruakımla çalışan elektrikli cihazlar kullanmak mümkündür.Bağımsız güneş pili sistemlerinin kullanıldığı tipik uygulama alanları :1-Radyolink istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri2-Petrol bor hatlarının katodik koruması, metal yapıların (köprüler, kuleler vb.) korozyondankorunması3-Elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan telemetrik ölçümler, hava gözlem istasyonları4-Bina içi yada dışı aydınlatma5-Dağ evleri yada yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikliaygıtların çalıştırılması6-Tarımsal sulama yada ev kullanımı amacıyla su pompası7-Orman gözetleme kuleleri8-Deniz fenerleri9-İlk yardım, alarm ve güvenlik sistemleri10-İlaç ve aşı soğutma11-Güneş enerjisiyle çalışan araçlarGüneş pili sistemleri en çok iletişim alanında kullanılmaktadır. Radyolink istasyonlarınınçoğunlukla elektriği bulunmayan yüksek ve ulaşım sorunu olan yerlerde güneş pili modüllerikullanmak uygun bir çözüm olmaktadır. Bu alanı, su pompajı ve aşı-ilaç koruma izlemektedir.Bu gün dünyanın çeşitli yerlerinde, binlerce bağımsız güneş pili sistemi kullanılmaktadır.Yapılan araştırmalarda güvenilirlik, yakıt, gerektirmeme ve çok az bakım isteme gibi özelliklernedeniyle bu sistemlerin kullanıldığı belirlenmiştir. Kullanılan güneş pili modülleri çoğu kezsistemi destekleyen elektronik bileşenlerden daha güvenilir ve dayanıklı bulunmuştur.Bu bileşenler dikkatle seçilirse PV bir sistemin uzun yıllar sorunsuz ve güvenilir olarak çalışmasımümkündür. Tüketiciye yönelik ürünlerin en tipik örneği ise yıllardır ticari ortamda kullanılangüneş pili ile çalışan hesap makineleridir. Bunun dışında, güneş pilliyle çalışan bahçe aydınlatmasetleri, taşınabilir lambalar, güvenlik ve alarm ürünleri, kapı zilleri, otomobil havalandırmasistemleri, oto akü şarj cihazları gibi bir çok üründe son yıllarda tüketicilere sunulmuştur. 48
  • Şekil 10.5 : Yılara göre tüketim oranları10.3.Bağımsız Sistemler ile Şebeke Bağlantılı Sistemlerin KarşılaştırılmasıFotovoltaik sistemlerde üzerinde en çok düşünülen konu sistemin ne tip olacağıdır. İlk olaraküzerinde durulması gereken husus şebekeye olan uzaklığıdır. Bataryalı sistemin avantajıenterkonnekte şebekede bir sorun olsa dahi enerji kesintisi söz konusu değildir. Fakat bu tipsistemlerde, maliyet fazladır.Bataryanın getireceği ek maliyet, bataryanın konacağı yer sorunu ve bakım gereksinimi, sistemindezavantajlarıdır. Ayrıca bataryaların şarjı için şarj regülatörü gerekmektedir. Modül kapasitesiarttırıldıkça, akü kapasitesinin de aynı oranda arttırılması gerekmektedir.Şebekeye bağlı sistemin avantajları:1-Batarya ihtiyacı yoktur. Sadece çok acil durumlar için sistem düşünülebilir.2-PV sistemin ürettiği fazla elektrik enterkonnekte şebekeye satılabilir.3-PV sistemdeki herhangi bir arızada veya PV sistemin yeterli olmadığı durumda şebeke direkdevreye girecektir.4-Modül sayısı yani çıkış gücü istenildiği zaman arttırılabilir5-PV sistem tasarlanırken tüketicinin aşırı kullanımına göre modül boyutu belirlenemez. Toplamyükün belirli bir oranım PV tarafından karşılanması yeterlidir. 49
  • Şebekeye bağlı sistemin dezavantajları:1-Şebekede bir sorun olduğunda ve PV sistem yeterli gelmediğinde, tüketici enerjisiz kalacaktır.2-Frekans, güç faktörü, harmonikler, dalga şekli gibi önemli elektriksel parametreler çok düzenliregülasyon ister. Bunu şebekeye bağlı sistemde yapmak için yüksek kalitede elektronikekipmanlara ihtiyaç vardır. Bu da maliyeti arttırmaktadır. Eğer, az maliyetli ve güvenilir birsistem isteniyorsa şebekeye bağlı ve küçük bir bataryalı sistem düşünülmelidir.3-Şebekede bir sorun olduğunda veya kullanıcı PV sistemi şebekeden ayırmayı düşündüğünde,dual-mode inverter bataryadaki d.a. gerilimi a.a. gerilime çevirecektir. Ayrıca, şebeke kesintisikötü ve yağışlı havalarda meydana geldiğinden, bu tip ortamlarda da PV sistem elektriküretemeyeceğinden, bir jeneratör ihtiyacı doğabilir. 50
  • 11.PV SİSTEMLERDE KULLANILAN ELEMANLAR11.1.PV Sistemlerde Aküler11.1.1.Temel ÖzellikleriUygulamada PV sistemlerde şu aksaklıklar görülmüştür.1-Güneş ışığının az geldiği dönemlerde aşırı deşarj2-Güneşli dönemlerin sonuna doğru aşırı deşarj3-PV kaynağının az olmasından kaynaklanan ve iç kayıplar nedeniyle daha da ağırlaşan sürekliyetersiz şarjda kalma durumu4-Özellikle Güneş kuşağı bölgelerinde çevre sıcaklığının yüksek olması bunun sonucunda içtüketimin ve korozyonun artması, aşırı şarj koşullarının ağırlaşması ve malzemenin daha hızlıyıpranması.Bu sorunların temel nedenleri şöyle sıralanabilir;1-İşletme ve bakım yöntemlerinin yetersiz olması2-Yetersiz şarj kontrol3-Yetersiz tasarım ve boyutlandırma4-Akünün durumu hakkında bilgi sahibi olmamaBu güne kadar, PV sistemlerde kullanılan akülerden verimli sonuçlar alınamamıştır. Bu durumuntipik göstergesi 7-8 yı1 olarak hesaplanan akü ömrünün, uygulamada 4-5 yıl civarında olmasıdır.PV sistemlerde kullanılacak aküler için aşağıdaki şartların incelenmesi gerekir.5-Günlük yada mevsimlik şarj-deşarja dayanma6-Yüksek ve düşük dış devre sıcaklığına dayanma7-Bakımsız yada az bakımla güvenli çalışabilme8-Hasar görmeden uzak ve kırsal yörelere taşınabilme9-Az sayıda alet ve niteliksiz işgücü ile kolaylıkla tesis edilebilme10-Ev modüllerinin 20 yıllık ömrü süresince güvenilir olarak çalışma 51
  • 11.1.2.Akü İşletimini Geliştirmek İçin Yapılabilecek ÇalışmalarPV tesislerindeki deneyimler mevcut akülerin yaklaşık 8 yıllık bir ömrü ve minimum bakımgerektirme gibi özellikleri yerine getiremediğini göstermektedir. Akünün ömrünü artırmak içindaha gelişmiş akü tasarımları gereklidir. Her bir uygulama için, uygun akü seçilmesi ve akününçalışma şartları, ömrünü uzatacak şekilde optimize edilmelidir. PV sistemlerdeki aküler içinyapılan araştırma ve geliştirme çalışmaları, bu pazarın küçük olması nedeniyle sınırlı kalmıştır.PV sistem aküleri toplam akü pazarının ancak % l’ini kapsamaktadır. Bununla birlikte yapılançalışmalar sonucunda bazı gelişmeler sağlanmış, Ni Cd ve kurşun asit akülerde asit ajitasyonu,gelişmiş ızgara yapıları ve akü durumunu izleme gibi konularda yeni çalışınalar yapılmıştır.Ayrıca sodyum sülfür, çinko-bromür ve lityum gibi yeni akü teknolojilerinde gelişmelerolmuştur. Bu tür aküler, taşınabilir kaynak olarak kullanılmak için yapılmakta ve toksinmetallerin, kurşun, civa ve kadmiyumun akil üretiminde kullanılmasını en aza indirmeyiamaçlayan yasal düzenlemeler tarafından da üretimleri teşvik edilmektedir.Akü ömrünü arttırmak için yapılabilecek geliştirme çalışmaları arasında şunlar yeralmalıdır:1-Şarj denetiminin aşağıdakiler göz önüne alınarak geliştirilmesi2-Aşırı şarj eşiklerinde sıcaklık kompanzasyonu3-Derin deşarj ve aşırı şarj sınırlarının mevsimlik değişmesi4-Hata durumunda akünün korunması5-Derin deşarj ısının deşarj akmına göre kompanze edilmesi6-Akünün yaşlanmasını takip etme7-Akü hücrelerinin birbirine göre eşitlenmesi8-Güvenilir akü izleme cihazlarının (şarj durumunun gösterilesi dahil) kullanılması. Kullanıcıizlenen akü verilerinden ve hücrelerin durumundan akünün çalışmasını ayarlayabilir.9-Optimum boyutlandırma ve seçme11.2.Fotovoltaik Levhalar (Paneller)Bir fotovoltaik sistemin en önemli bölümü olan fotovoltaik levhalar güneş enerjisini doğru akımelektrik enerjisine dönüştürürler. Güneş pillerinin bir araya gelmesiyle fotovoltaik modüller eldeedilir. Bu modüllerin bir araya gelmesiyle fotovoltaik levhalar oluşturulur. Bu levhalar isegerekli miktarda kullanılarak fotovoltaik sistem oluşturulur. 52
  • Tipik bir fotovoltaik levha güneşli açık bir havada 12 volt, 10 amper kadar yani 120 watt elektriküretilebilir. Elde edilen gerilimi artırmak için levhalar seri olarak, akımı artırmak için ise paralelolarak bağlanabilirler. Genel olarak küçük uygulamalarda bir veya birkaç tane fotovoltaik levhakullanılmaktadır. Güneş olmadığı zamanlarda bataryalardan daimi akım çekilir ve güneş olduğuzamanlarda batarya şarj edilir. Bataryalar genelde kurşun asit çeşidi olmalarına rağmen, arababataryalarına kıyasla derin şarj-deşarj özelliklerine sahiptirler. Fotovoltaik sistemlerde fazlaenerji depolama maksadı ile genel olarak birden fazla batarya paralel olarak bağlanır ve buşekilde toplam depolama kapasitesi artırılmış olur.11.3.RegülatörFotovoltaik sistemlerde güneş olduğu zamanlarda bataryaların tamamıyla dolduktan sonra akımalmalarını (overcharge) önlemek gerekir. Fazla şarj bataryanın ısınmasına, sıvı kaybına vebatarya ömrünün kısalmasına yol açar. Regülatör, fotovoltaik levhalar ile bataryalar arasınakonur ve bataryaların fazla şarj olmalarını önler. Çalışma prensibi olarak regülatör bataryavoltajını sürekli kontrol eder, batarya dolunca bataryaya giden akımı otomatik olarak keser.Bir regülatör seçerken dikkat edilmesi gereken en önemli husus, regülatörün gerekli olanmaksimum akıma dayanıklı olmasıdır. Seçilen regülatörün, kullanılan batarya voltajı ile uyumluolmasına da dikkat edilmelidir.11.3.1.Zener Diyot İle RegülasyonDüşük güçlü PV üreteçlerde aküye paralel bağlanmış bir zener diyodu ile akü gerilimi sürekliolarak aynı değer civarında tutulabilir.11.3.2.Paralel RegülatörAküye paralel bağlanan bir transistörün elektriksel geçirgenliği, akü gerilimine veya akü akımınaorantılı olarak otomatik ayarlanır.11.3.3.Seri RegülatörParalel tipte olduğu gibi ayarlanır. Ancak paralel tipten farklı olarak, seri transistör devredesürekli aktif durumda olduğundan belirli bir enerji burada ısıya dönüşerek kayba uğramaktadır.11.3.4.Süreksiz Çalışan Şarj-Deşarj RegülatörüBirden fazla modülün paralel bağlı olduğu PV jeneratörlerde, aküye giden şarj akımı, bazımodüllerin devreden çıkarılması veya devreye alınması ile azaltılabilir veya çoğaltılabilir. Aynışekilde akü şarj seviyesi kritik değerin altına indiğinde de yük devreden çıkartılır. Bumüdahaleler sisteme süreksiz karakterde çalışan bir regülatör vasıtasıyla yapılır.11.4.İnverter 53
  • İnverter 12 veya 24 Volt düşük doğru akımı 240 volt alternatif akıma dönüştürür. Birkaç taneelektrikli cihazı besleyen küçük fotovoltaik sistemlerde inverter yerine düşük voltajlı doğruakımla çalışan elektrikli cihazlar kullanmak daha verimli olabilir. Örneğin, 12 Volt ile çalışanbuzdolabı, televizyon, lamba vb. elektrikli cihazlar kullanıldığı takdirde invertere ihtiyaçolmayacaktır. Yalnız düşük voltaj ile çalışan elektrikli cihazlar genelde daha pahalı olup çeşitbulmak da oldukça güçtürİnverterin çalışma prensibi: D.a gerilimi alır bir veya bir kaç çift transistörden geçirir. Sırasıylabu transistörlerin tetiklenip bırakılması ile a.a. gerilimi elde edilir. Bir transformatör yardımı ilekonutlarda kullanılan 220 volt şebeke gerilimi elde edilmiş olur. Kare dalga inverterler genelliklemotorlarda ve el aletlerinde kullanışlıdır. Sinüs dalga inverterler ise diğer elektronik cihazlardakullanılır. Sinüs dalga inverterler, kare dalga inverterlere göre daha düzenlenmiş ve temizlenmişbir inverter tipidir, fakat daha pahalıdır. Şekilde 8 kW inverter şeması gösterilmiştir. Fotovoltaiksistemlerde, çıkış dalga şekline bağlı olarak 3 çeşit inverter kullanmak mümkündür.11.4.1.Kare Dalga İnverterBu tip inverterler doğru akımı kare dalgaya dönüştürür. Kare dalga inverter ucuz olup daha çokaydınlatma, soba, motor vb. hassas olmayan elektrikli cihazlar için kullanılır.11.4.2.Değiştirilmiş Kare Dalga İnverterBu inverterlerde çıkış dalga şekli sinüs dalgasına benzetilmiştir. Bu tip inverterler televizyon,radyo, mikrodalga vb. birçok elektronik cihazı çalıştırmak için kullanılır.11.4.3.Sinüs Dalgası İnverterBu inverterler tam bir sinüs dalgası üretirler. Bu tip inverterler pahalı olup çok hassas elektronikcihazlarını (örneğin lazer yazıcı,lazer tarayıcı,fotokopi makinası,fax makinası, bilgisayar gibi )çalıştırmak amacı için kullanılabilir.Bir inverter seçerken dikkat edilmesi gereken en önemlinokta, inverterin daimi ve kısa anlık güç kapasitesidir. Seçilen inverterin, kullanılanı bataryavoltajı ile uyumunun sağlanması da dikkat edilmesi gereken bir husustur. 54
  • 12.GÜNEŞ PİLİ SİSTEMLERİNİN EKONOMİSİGüneş pili sistemlerinin enerji maliyetini üç önemli etken belirler. Bunlar:1-Pil verimi2-Sistemin ilk yatırım maliyeti3-Sistemin ömrü12.1.VerimPil veriminin maliyet üzerinde doğrudan bir etkisi vardır. Bu verimin artırılmasıyla güneş pilisistemlerinin maliyeti azalacaktır. Daha gelişmiş teknolojiler kullanılarak gelecekte pilverimlerinin %24’ler mertebesine çıkarılacağı umulmaktadır.12.2.Yalıtım MaliyetiGüneş pili sistemlerinin işletme ve bakım maliyetleri çok az olduğu için toplam sistemmaliyetinin büyük bir kısmını ilk yatırım maliyeti oluşturur. Üretim teknolojisinin geliştirilmesiyüksek verimli pillerin yapılması, modül tasarım ve yapım tekniklerinin geliştirilmesi ile ilkyatırım maliyeti azalacaktır.Güneş pili sistemlerinin ilk yatırım maliyetleri arasında arazi, tesisat, montaj, inverter ve diğergüç cihazları gibi destek elemanlarının maliyeti yer alır. Destek sistemlerinin maliyeti bir güneşpili sistemini maliyetinin yaklaşık yarısını oluşturduğu için, bu tür maliyetleri azaltmak en azmodül maliyetini azaltmak kadar önem taşır.12.3.Modül ÖmrüSilisyum kristal piller için bu etken fazla önem taşımaz. Çünkü bu pillerde hedeflenmiş olan 30yıllık ömre ulaşılmıştır. Amorf silisyum ve diğer güneş pili türlerinde zamanla güç çıkışıbozularak azaldığı için ömür daha önemlidir. Modül ömrünün artmasının enerji maliyetleriüzerinde etkisi olacaktır.Bir güneş pili sisteminin ürettiği enerjinin maliyeti, depolama yapılmadığı zaman 0.3-0.4 $/ kWharasındadır. Bu maliyetle güneş pili sistemleri, enterkonnekte şebekenin olmadığı veya ulaşımın 55
  • zor ve pahalı olduğu bölgelerde diğer alternatif enerji kaynakları ile yarışabilir düzeydedir. Bugibi yerlerde bir kaç kW’a kadar küçük güçteki uygulamalar (iletişim, ilaç-aşı soğutma, supompası ve aydınlatma gibi), teknolojik açıdan olduğu kadar ekonomik açıdan da kendinikanıtlamıştır.13.GÜNEŞ PİLİ SİSTEMİNİN ÜSTÜNLÜKLERİGüneş pilleri dayanaklı, güvenilir ve uzun ömürlüdür. Çalışmaları sırasında bir elektriksel sorunçıkarmazlar ve bozulmazlar. Güneş pili modüllerinin karşı karşıya kalabilecekleri en büyüktehditler, yıldırım düşmesi ve uzun dönemde (yaklaşık 20 yıl) hava koşullarından dolayıaşınmadır.Güneş pilleri modüler yapıdadır, uygun şekilde düzenlenerek 1V’tan, bir kaç kV’a kadar çıkışverebilirler. Çok küçük güç ihtiyaçlarını karşılayabildikleri gibi, kendi başlarına bir güç santralıolarak da çalışabilirler.İlk yatırım maliyetlerinin fazla olması güneş pili sistemlerinin en büyük dezavantajıdır. Elektrikşebekesinin olduğu yerlerde güneş pilinin kullanılması ilk anda maliyet açısından uygunolmayabilir. Ancak elektrik şebeke hattı bulunmayan veya elektrik şebeke hattınıngötürülmesinin pahalıya mal olduğu kırsal yörelerde güneş pillerinin kullanımı daha ekonomikolabilmektedir. Çünkü güneş pili sistemlerinde bir kez yatırım yapıldıktan sonra başka masrafolmamaktadır. Oysa dizel jeneratörler ucuz satın alma fiyatlarına karşılık, yakıt ve bakımmaliyetleri nedeniyle uzun dönemde daha pahalıya mal olmaktadır. Genellikle ulaşımın da zorolduğu bu tip kırsal yörelerde, dizel jeneratörlere sürekli yakıt taşımak sorun olabilmektedir.Jeneratörlerin tersine, güneş pilleri bakım gerektirmez, parça değişimleri gibi bir sorunlarıyoktur.Güneş pili sistemlerinin en fazla üstünlük gösterdiği alanlardan biriside, tıpkı bütün diğeryenilenebilir enerji kaynaklarında (rüzgar, hidrolik, termal güneş, jeotermal) olduğu gibi çevreaçısından olumsuz etkilere sahip olmamasıdır. Halen dünya enerji tüketiminin % 80’ini oluşturanfosil kökenli yakıtlar, neden oldukları asit yağmuru, karbondioksit yayınım gibi dezavantajlarladünya iklimi için tehlike oluşturmaktadır. Benzer şekilde nükleer enerji de muhtemel kazalar veradyoaktif atıklar nedeniyle kamuoyunu rahatsız etmektedir. Oysa güneş pilleri, çevre açısındantemiz enerji kaynaklarıdır.Güneş pillerinin yakıtı güneş enerjisidir. Yakıt masrafı yoktur. Çevreyi kirletmezler. İleridedünyayı bekleyen en önemli sorunların global kirlenme ve sera gazı emisyonu olacağı artıkbilinmektedir. Petrol türevi tüm yakıtlar sera gazı emisyonu yaparlarken, güneş pillerinin diğersürdürülebilir enerji kaynaklarında olduğu gibi doğaya hiçbir zararlı etkisi yoktur. Dünya da herkonuda olduğu gibi enerjide de merkeziyetçilikten, bireyselliğe yönelim vardır. Her ev, kendienerjisini çatısına kurduğu güneş pilleriyle karşılayabilir. Böylece iletim ve enerjiyi taşımamaliyetleri ve kayıpları ortadan kalkar. Petrol rezervleri 50 yıl içinde tükeneceği tahminedilmektedir. Ancak dünyanın enerji ihtiyacı her geçen gün çığ gibi büyümektedir. Dünya, petrolgibi konvansiyonal enerji kaynaklarından, yeni enerjiye geçmek zorundadır. Bu geçiş dönemindepetrolün önlenemez fiyat artışlarına şahit olabiliriz. Ancak güneş pili teknolojisinin hammaddesi 56
  • kumdur. Dünya da çok fazla bulunur. Güneş pili teknolojisi ilerledikçe, hammade sarfiyatı daince film teknolojisinde olduğu gibi azalmaktadır. Bununla paralel olarak fiyatlarda düşmeeğilimindedir. Daha ilerisi için Hidrojen enerjisinin, petrolün yerine geçeceği düşünülmektedir.Ancak Hidrojen bile elektroliz yoluyla yine güneş pillerinden elde edilecektir. Petrol ile yenienerjinin ve güneş pillerinin birim maliyetlerde fiyat çakışma noktası sanıldığı kadar uzakdeğidir. Bunun farkında olan gelişmiş ülkelerin hemen hepsi, şebekeye bağlı güneş pillerisistemlerini destekleyici kanunlar çıkarmış ve uygulamıştır. Almanya hatta İngiltere gibiTürkiye’ye göre güneş fakiri ülkelerde bile, bugün yüz binlerce ev, enerjisini güneşten almayabaşlamıştır. Türkiye de bu gelişimlerin gerisinde kalamaz, kalmamalı.14.TÜRKİYENİN GÜNEŞ HARİTASIŞekil 14.1 : Güneş termik santralı kurulabilecek alanlar 57
  • Şekil 114.2 : Güneş termik santralı kurulabilecek alanlarŞekil 14.4 :Türkiye güneş haritasıÜlkemiz, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından birçokülkeye göre şanslı durumdadır. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcutbulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerindenyararlanarak EİE tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiyenin ortalama yıllık toplamgüneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311kWh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir. Aylara göre Türkiye güneşenerji potansiyeli ve güneşlenme süresi değerleri ise:AYLAR AYLIK TOPLAM GÜNEŞ ENERJİSİ GÜNEŞLENME (Kcal/cm2-ay) (kWh/m2-ay) (Saat/ay)OCAK 4,45 51,75 103ŞUBAT 5,44 63,27 115MART 8,31 96,65 165 58
  • NİSAN 10,51 122,23 197MAYIS 13,23 153,86 273HAZİRAN 14,51 168,75 325TEMMUZ 15,08 175,38 365AĞUSTOS 13,62 158,4 343EYLÜL 10,6 123,28 280EKİM 7,73 89,9 214KASIM 5,23 60,82 157ARALIK 4,03 46,87 103TOPLAM 112,74 1311 2640 ORTALAMA 308,0 cal/cm2-gün 3,6 kWh/m2-gün 7,2 saat/günTablo 13.1 : Aylara göre toplam güneş enerjisiGüneş enerjisinden; su ısıtmada, konut ısıtmada, pişirmede, kurutmada, soğutmada ve elektrikenerji eldesinde faydalanılır.Güneş enerjisinin kullanılabilmesi için toplanması gereklidir. Bu toplama işlemi ısıl (güneşkolektörleri) ve elektriksel (fotovoltaikler) olmak üzere iki değişik yol ile yapılır.Güneş panelleri, güneş ışığını direkt olarak özel yapıları sayesinde elektrik enerlisine çevirirler.PV (photovoltaic) hücreler, güneş ışığını emdiği zaman, elektronlar bulundukları atomlardanayrılarak madde içinde serbest kalırlar ve böylece bir elektrik akımı oluşur. Gelen enerjininancak 1/6 oranında bir kısmı elektrik enerjisine dönüşebilir.BÖLGE TOP. GÜN. EN. GÜNEŞLENME (kWh/m2-yıl) (Saat/yıl)G.DOĞU ANADOLU 1460 2993AKDENİZ 1390 2956DOĞU ANADOLU 1365 2664İÇ ANADOLU 1314 2628EGE 1304 2738MARMARA 1168 2409KARADENİZ 1120 1971Tablo 13.2 : Bölgelere göre toplam güneş enerjisi 59
  • 15.BASİT BİR GÜNEŞ PİLİ YAPIMIGünümüzde kullanılan güneş pilleri eskilerine oranla çok yol aldı. Özellikle verimlilikalanındaki artışlar güneş pillerinin rahatlıkla birçok alanda kullanılmasına olanak verdi. Güneşpili alanında yapılacak farklı teknolojik çalışmaların da artmasıyla ilerleyen yıllarda güneştenelektrik üretmek yaygın bir yöntem olacak gibi görünüyor.Bu bölümde "acaba bir güneş pili elleyapılablir mi" sorusuna cevap arıyoruz.Basit bir güneş pilide olsa elle yapabilmek münkün. Yapımı da şu şekilde gerçekleştirilir.Malzemeler:Bakır levha.Oksitlenmiş bakır levha (bakır oksit)LehimCD kabıSilikon tutkalBakır oksit üretmek için Bakır levhayı yüksek sıcaklıkta ısıtmak gerekecek. Bunun için elektriklibir ocak daha uygun olacaktır. 60
  • (a) (b)Şekil 15.1: (a)Elektrik ocağı, (b) bakır levhaİyice kızaran bakır levha yandaki görünümü almalıdır. Bu hali alana kadar bakır üzerindeoluşabilecek katmanların temizlenmesi gerekecektir.Burada üretilen bakır oksitin resimdegöserilen yapıda olması çok önemli. Bu aşama atlatıldıktan sonra U şeklinde Bakır levha yapmakgerekecek. Bakır levha ve Bakır oksit levhaya aşağıdaki gibi bağlantı kabloları lehimleniyor.Şekil 15.2 : Levhanın bağlantı şekliŞimdi sırada güneş pilimizi CD kutusu içine monte etmeye geldi. Bu işlemi yaparken silikontutkalı da kullanmak gerekiyor.U şeklindeki Bakır levhanın iki yüzeyi bağlantı kablosununbirleştiği yer de kapalı olacak şekilde cizgi halinde silikonla kaplanıyor. 61
  • Şekil 15.3 : Kablo bağlantı şekilleriBakır oksit levhayı hazırlanan düzeneğin üzerine aşağıdaki şekilde olduğu gibi yerleştiriyoruz.Levhalar arasında silikon tabaka bulunuyor.Şekil 15.4: Ev yapımı güneş pilinin son haliCD kabının dış kenarlarını da hava almasını tamamen engelleyecek şekil de slikonla itinalı birşekilde özen gösterilerek kapatılması gerekmektedir.Güneş pilinin son hali yukarıdaki gibi.Güneş altında yaklaşık 40 mikro amper değerinde akım üretmek mümkün oluyor. Sağdakiresimde de görülebileceği gibi gölgede akım değeri 4 mikroampere düşüyor. 62
  • 16.UYGULAMA ALANLARI16.1.Güneş OcağıGüneş ışınlarını parabolik olarak yoğunlaştıran bu tür güneş ocakları dünyanın çeşitli yerlerindeyemek pişirmek için kullanılmaktadır. EİE’de deneme amaçlı imal edilen güneş ocağı 750 ºCsıcaklığa ulaşmaktadır.Şekil 16.1 : Güneş ocağı 63
  • 16.2.Güneş Pilli Trafik ikaz SistemiKarayollarında, trafik ikaz amacıyla kullanılan uyarı lambalarının güneş pilleri aracılığıylaçalıştırılmasını amaçlayan projede 50 W gücünde modül, 70 Ah akü kullanılmıştır.Şekil 16.2 : Güneş pilli trafik ikaz sistemi1.1. Güneş Pilli Aydınlatma BirimleriGün boyunca güneş enerjisinden üretilen elektrik enerjisi ile akü şarj edilerek, geceleriaydınlatma lambaları çalıştırılmaktadır. Bu birimlerden 2 tanesi Ankara AOÇ Atatürk Eviönünde, 2 tanesi Didim Güneş ve Rüzgar Enerjisi Araştırma Merkezinde, 1 adeti EİE GenelMüdürlük Binası girişinde çalışmaktadır. Ayrıca, Didim’de 160 W gücünde bir sistem ile deçevre aydınlatması yapılmaktadır. 64
  • Şekil 16.3 : Güneş pilli aydınlatma birimleri16.4.Güneş Pilli Su Pompaj SistemiKüçük çaplı sulamada kullanılabilecek olan bu sistemlerin birincisinde 616 W gücünde güneşpili, inverter ve dalgıç pompa bulunmaktadır. 7 m derinlikteki bir kuyudan yılda yaklaşık 11000m³ su pompalayabilen bu sistem şebekeden uzak yerlerde dizel motopomplarla ekonomik olarakrekabet edebilmektedir. 756 W gücünde diğer bir su pompaj sistemi ise EİE Yenilenebilir EnerjiParkı’nda bulunmaktadır.Şekil 16.4 : Güneş pilli su pompaj sistemi16.5.Robotlarda Güneş Pili Kullanımı 65
  • Şekil 16.5 : Robotlarda güneş pili kullanımıBir robotun güneş pilleri (fotovoltaik hücreler) ile beslenmesi en şık, en modern çözümlerdenbirisidir. Bu mobil robotu daha bağımsız, daha özerk kılar. Bu tip beslemede 2 ayrı yol vardır.1) Enerji stoklamaksızın doğrudan güneş pili ile besleme. Bu durumda robot ancak yeteri kadaraydınlık ve güneşli ortamlarda çalışabilir. Gölge ve karanlıkta robot çalışamaz, durur.2) Akü, batarya, kondansatör, vb..., gibi ek tamamlayıcı yedek enerji stokları ile besleme. Budurumda robot, güneşli zamanlarda enerji depolar, yedekler, gölge veya karanlık ortamlardadepoladığı yedek enerji ile beslenir.Imkansız değilsede, yedek enerji stoksuz, sadece güneş pili ile bir robotun beslenmesi çokzordur. En iyi çözüm, güneş enerjisi ile beslenen "akıllı" bir robot yapmaktır. Robot, güneştesistemlerini kapatarak, uzun bir siesta ile bataryalarını şarj eder. Bataryaları dolan robot diğersistemlerinini açar ve gece veya gölgede çalışmaya devam eder. Bataryaların şarjında önemli bireksilme algıladığında, iyi aydınlatılmış güneşli bir yer arayarak (ışığa yönelen robotu hatırlayın),iyi aydınlatılmış güneşli uygun ortamı bulunca, durur, sistemlerini kapatır, uyku halinde birsiesta ile eksilen enerjisini yeniden depolar. Bataryalarını yeni enerji ile dolduran robotçalışmaya hazırdır.16.6.Güneş Pilli ArabalarBu araçlar, alıştığımız arabalar gibi binlercesi, onbinlercesi bir arada dev fabrikalardaüretilmiyorlar. Üniversitelerin kuytu köşelerinde, garajlarda, arka bahçelerde elle yapılıyorlar.Paranın, alet edevatın yetmediği yerde yaratıcılık, alın teri, uykusuz geceler devreye giriyor.Ancak, bu basit halleriyle bile taşıdıkları teknoloji bir Alfa Romeonunkinden,Mercedesinkinden, Porsche ya da Rolls Royceunkinden daha ileri. Onlar da aralarında amatörcebir rekabete giriyorlar, kendi aralarında yarışlar düzenliyorlar. Ama çelimsiz gibi görünengövdeleriyle, bir otomobilden çok bisiklete yakıştırılabilecek tekerlekleriyle kıtaları katediyorlar,ülkeleri çepeçevre dolanıyorlar, binlerce kilometre süren rallilerde yarışıyorlar. 66
  • Şekil 16.6 : Güneş pilli arabalar16.7.Güneş Kollektörlerinin Sıcak Su İhtiyacını Karşılama Amaçlı KullanımıÇatılara yerleştirilen kollektörler sayesinde güneşin ısıtma etkisinden yararlanarak suısıtılmaktadır. Isıtılan su evin sıcak su ihtiyacının tamamını karşılayabilir.Şekil 16. 7: Güneş kollektörlerinin sıcak su ihtiyacını karşılama amaçlı kullanımı16.8.Trafik İşaret LambalarındaTrafik işaret lambalarının enerji ihtiyaçlarını karşılamak için güneş enerjisindenyararlanılmaktadırTrafikteki tüm lambalar güneş enerjisiyle çalışmaz. Güneş enerjili trafik lambaları genellikleşebekeden uzak alanlarda kullanılır. Lambanın üzerinde bulunan güneş pili hem lambaya ışıkverir hem de fazla enerjiyi gece kullanılmak üzere bataryaya depo eder. 67
  • Şekil 16.8: Trafik işaret lambaları16.9.Evlerin Elektrik İhtiyacının KarşılanmasındaEvlerin çatısına yerleştirilen güneş panelleri (güneş pilleri) büyüklükleri oranında elektriküretirler. Üretilen elektrik çevreye hiç zarar vermez ve paneller neredeyse hiç bakıma gerekduymadan yıllarca çalışır.Şekil 16.9 : Evlerin elektrik ihtiyacının karşılanması16.10.Cep Telefonunun Şarj EdilmesindeCep telefonu gibi taşınabilir cihazları şarj etmek için küçük güneş pilleri kullanılmaktadır. 68
  • Şekil 16.10 : Cep telefonunun şarj edilmesi16.11.Bahçe AydınlatmasındaÜst bölgesinde güneş pili barındırın lambalar gece boyunca ışık yayarak masrafsız aydınlanmasağlayarakŞekil 16.11 : Bahçe aydınlatması16.12.Sokak AydınlatmasındaTaşıt yollarını veya sokakları aydınlatmak ciddi maliyetler oluşturur. Henüz yaygınlıkkazanmasa da sokak aydıtlada güneş pillerinden yararlanılmaktadır.Şekil 16.12 : Sokak aydınlatması16.13.Robotik Uçaklarda 69
  • Güneş enerjisinin uçaklarda kullanımı da henüz deneysek aşamada. Günümüzde havada uzunsüre kalması gereken bazı casus uçak modellerinde ve yanda resmini gördüğünüz NASAnındeneme uçağında güneş pilleriyle yakıtsız uçuş gerçekleşmektedir.Şekil 16.13 : Robotik uçaklar16.14.Hesap MakinelerindeHesap makineleri minik güneş hücreleri taşırlar. böyle bir hesap makinesi pil değiştirme derdiolmadan yıllarca çalışabilmektedir.Şekil 16.14 : Hesap makinaları16.15.SaatlerdeTıpkı hesap makinelerinde olduğu gibi bazı sayısal saatler de güneş enerjisiyle çalışırlarŞekil 16.15 : Saatler16.16.Yapay Uydularda 70
  • Yıllarca uzayda duran uyduların elektronik aletleri gerekli enerjiyi güneş panellerinden alır. Heruyduda elektrik üreten güneş paneli bulunur.Şekil 16.16 : Yapay uydular16.17.Güneş KulelerindeBirçok aynanın aynı noktaya odaklanmasıyla sıcak su üretilir. Bu su daha sonra elektriküretmekte kullanılır.Şekil 16.17 : Güneş kuleleri16.18.Yemek PişirilmesindeGüneş ocağı denilen yoğunlaştırıcı sistemler sayesinde güneş ığınların kabın üzerinde toplanarakyemek pişirilir.Şekil 16.18 : Yemek pişirmede güneş ocağı kullanımı16.19.Soğutma Sistemlerinde 71
  • Güneş enerjisiyel üretilen sıcak su bazı ek düzeneklerle soğuk su üretilmesinde de kullanılır.Şekil 16.19 : Soğutma sistemleri16.20.Giysi Veya ÇantalardaMp3 çalar gibi mobil cihazları sürekli çalışır kılmak için çanta, giysi gibi eşyalara küçük güneşpilleri takılmaktadır.Şekil 16.20 : Giysi ve çantalarda17.DÜNYA’DA Kİ UYGULAMALARA BAZI ÖRNEKLER 72
  • 17.1.Güneş Enerjisi İle Çalışan MasaGüneş enerjisinin kullanım alanları gün geçtikçe artıyor. İşte bu da bu kullanım alanlarına yenieklenen bir örnek, güneş enerjisi ile çalışan bir masa.SOLo Lounge: Güneş enerjisi ile çalışanmasa!Güneş enerjisinin kullanım alanları gün geçtikçe genişliyor. Daha yüksek verimde çalışangüneş panelleri artık güneşten daha çok enerji elde etmemizi sağlıyor. İşte bu konseptle çalışanbir ofis masası: SOLo Lounge Table.Şekil 17.1 : Güneş enerjisi ile çalışan masa17.2.Güneş FırınıGüneş fırınları, Güneş enerjisinin kullanımında şaşırtıcı bir durum oluştururlar. Gücü 1000 kW’aerişebilen bir Güneş fırını, 3500oC’lık bir sıcaklığa erişilmesini ve günde yaklaşık 5 tonmalzemenin eritilebilmesini sağlar. Uygulama alanları çok çeşitlidir: Alüminden korindonyapımı (ergime sıcaklığı 2050oC); zirkonyum oksidin kavrulması (2700oC); toryum oksidinarıtılması (3050oC); nükleer patlamaların ısıl dalgasına karşı korunma araçlarının incelenmesi;vb.Şekil 17.2 : Güneş fırını17.3.Vakumlu Güneş Kollektörleri 73
  • Bu sistemlerde, vakumlu cam borular ve gerekirse absorban yüzeyine gelen enerjiyi artırmak içinmetal ya da cam yansıtıcılar kullanılır. Bunların çıkışları daha yüksek sıcaklıkta olduğu için(100-120°C), düzlemsel kollektörlerin kullanıldığı yerlerde ve ayrıca yiyecek dondurma, binasoğutma gibi daha geniş bir yelpazede kullanılabilirler.17.4.Güneş HavuzlarıYaklaşık 5-6 metre derinlikteki suyla kaplı havuzun siyah renkli zemini, güneş ışınımınıyakalayarak 90°C sıcaklıkta sıcak su eldesinde kullanılır. Havuzdaki ısının dağılımı suya eklenentuz konsantrasyonu ile düzenlenir, tuz konsantrasyonu en üstten alta doğru artar. Böylece enüstte soğuk su yüzeyi bulunsa bile havuzun alt kısmında doymuş tuz konsantrasyonu bulunanbölgede sıcaklık yüksek olur. Bu sıcak su bir eşanjöre pompalanarak ısı olarakyararlanılabileceği gibi Rankin çevrimi ile elektrik üretiminde de kullanılabilinir.Güneş havuzları konusunda en fazla İsrailde çalışma ve uygulama yapılmıştır. Bu ülkede 150kW gücünde 5 MW gücünde iki sistemin yanında Avustralyada 15 kW ve ABDde 400 kWgücünde güneş havuzları bulunmaktadır.17.5.Güneş BacalarıBu yöntemde güneşin ısı etkisinden dolayı oluşan hava hareketinden yararlanılarak elektriküretilir. Güneşe maruz bırakılan şeffaf malzemeyle kaplı bir yapının içindeki toprak ve hava,çevre sıcaklığından daha çok ısınacaktır. Isınan hava yükseleceği için, çatı eğimli yapılıp, havaakışı çok yüksek bir bacaya yönlendirilrse baca içinde 15 m/sn hızda hava akışı-rüzgaroluşacaktır.Baca girişine yerleştirilecek yatay rüzgar türbini bu rüzgarı elektriğe çevirecektir. Bir tesisingücü 30-100 MW arasında olabilir.Deneysel bir kaç sistem dışında uygulaması yoktur.17.6.Su Arıtma SistemleriBu sistemler esas olarak sığ bir havuzdan ibarettir. Havuzun üzerine eğimli şeffaf-cam yüzeylerkapatılır. Havuzda buharlaşan su bu kapaklar üzerinde yoğunlaşarak toplanırlar. Bu tür sistemler,temiz su kaynağının bulunmadığı bazı yerleşim yerlerinde yıllardır kullanılmaktadır.Su arıtma havuzları üzerinde yapılan Ar-Ge çalışmaları ilk yatırım ve işletme maliyetlerininazaltılmasına ve verimin artırılmasına yöneliktir.17.7.Güneş Mimarisi 74
  • Bina yapı ve tasarımında yapılan değişikliklerle ısıtma, aydınlatma ve soğutma gerçekleştirilir.Pasif olarak doğal ısı transfer mekaniz-masıyla güneş enerjisi toplanır, depolanır ve dağıtılır.Ayrıca güneş kollektörleri, güneş pilleri vb. aktif ekipmanlar da yararlanılabilir.17.8.Ürün Kurutma Ve SeralamaGüneş enerjisinin tarım alanındaki uygulamala-rıdır. Bu tür sistemler ilkel pasif yapıdaolabileceği gibi, hava hareketini sağlayan aktif bile-şenler de içerebilir. Bu sistemler dünyadakırsal yörelerde sınırlı bir biçimde kullanılmaktadırlar.Şekil 17.3 : Ürün kurutma ve seralama17.9.Parabolik Oluk KollektörlerDoğrusal yoğunlaştırıcı termal sistemlerin en yaygınıdır. Kollektörler, kesiti parabolik olanyoğunlaştırıcı dizilerden oluşur. Kolektörün iç kısmındaki yansıtıcı yüzeyler, güneş enerjisini,kollektörün odağında yer alan ve boydan boya uzanan siyah bir absorban boruya odaklarlar.Kollektörler genellikle, güneşin doğudan batıya hareketini izleyen tek eksenli bir izleme sistemiüzerine yerleştirilirler. Enerjiyi toplamak için absorban boruda bir sıvı dolaştırılır. Toplanan ısı,elektrik üretimi için enerji santraline gönderilir. Bu sistemler yoğunlaştırma yaptıkları için dahayüksek sıcaklığa ulaşabilirler. (350-400°C) Doğrusal yoğunlaştırıcı termal sistemler ticari ortamagirmiş olup, bu sistemlerin en büyük ve en tanınmış olanı 350 MW gücündeki şimdikiKramer&Junction eski Luz International santrallarıdır. 75
  • Şekil 17.4 : 350 MW gücünde parabolik oluk güneş santralı-Kaliforniya17.10.Parabolik Çanak Sistemlerİki eksende güneşi takip ederek, sürekli olarak güneşi odaklama bölgesine yoğunlaştırırlar.Termal enerji, odaklama bölgesinden uygun bir çalışma sıvısı ile alınarak, termodinamik birdolaşıma gönderilebilir ya da odak bölgesine monte edilen bir Stirling makine yardımı ileelektrik enerjisine çevrilebilir. Çanak-Stirling bileşimiyle güneş enerjisinin elektriğedönüştürülmesinde % 30 civarında verim elde edilmiştir.Şekil 17.5 : Parabolik çanak güneş ısıl elektrik santralı (İspanya)17.11.Merkezi Alıcı SistemlerTek tek odaklama yapan ve heliostat adı verilen aynalardan oluşan bir alan, güneş enerjisini, alıcıdenen bir kule üzerine monte edilmiş ısı eşanjörüne yansıtır ve yoğunlaştırır. Alıcıda bulunan veiçinden akışkan geçen boru yumağı, güneş enerjisini üç boyutta hacimsel olarak absorbe eder. Busıvı, Rankine makineye pompalanarak elektrik üretilir. Bu sistemlerde ısı aktarım akışkanı olarakhava da kullanılabilir, bu durumda sıcaklık 800°Cye çıkar. Heliostatlar bilgisayar tarafındansürekli kontrol edilerek, alıcının sürekli güneş alması sağlanır. Bu sistemlerin kapasite vesıcaklıkları, sanayi ile kıyaslanabilir düzeyde olup Ar-Ge çalışmaları devam etmektedir. 76
  • Şekil 17.6 : Solar I Merkezi alıcı güneş ısıl elektrik santralı (İspanya)17.12.Güneş Enerjisiyle Çalışan GemiAvusturalyada bir firma (solar sailor) çevreci özellikleri ile ön plana çıkan gemilere sahip. bugemiler, ticari, keyfi ve askeri alanlarda kullanılmak üzere farklı farklı tasarlanmış.Şekil 17.7 : Güneş enerjisiyle çalışan gemiler17.13.Güneş Enerjili TeknelerGüneş Enerjili Tekneler, Londra Hyde park golunde seferlere baslamis. 5 mil hiz ile giden ve 42yolcu tasiyabilen tekneler simdilik gol icide ki kisa mesafeleri kat ediyorlar. 77
  • Şekil 17.8 : Güneş enerjisiyle çalışan teknelerde17.14.Güneş Enerjili Surat TeknesiCzeers MK1 isimli güneş enerjili bir surat teknesi tanitilmis, klasik surat teknelerindengorunumuyle pek fark barindirmayan prototip teknenin seytani ayrintilarinda gizleniyor. kontroluniteleri dokunmatik LCD paneller ile idare edilen, karbon fiber govdeli tekne, 80 KWattlik birelektrik motoruna sahip.Şekil 17.9 : Güneş enerjisiyle çalışan surat teknelerin 78
  • 17.15.Güneş Enerjili Kaldırım TaşıGüneş enerjili kaldırım taşı gündüz enerji topluyor gecede bu enerjiyi kullanıyor.Şekil 17.10 : Kaldırım taşlarında 79
  • 18.PV GÜÇ SİSTEM FİYATLARIPV güç sistemlerinin fiyatlarının önemli bir bölümünü modül fiyatları oluşturur. Güçsistemlerinin büyüklüğüne ve kullanılan malzemeye bağlı olarak modül fiyatları dalgalanmalargösterse de, fabrika çıkış fiyatı kristalli silisyum için 5,5$/W ile 4,9$/W arasında; amorfsilisyum için 4.9$W ile 4,1$/W arasında değişmektedir. 1993 ve 1995 yılları arasında modülfiyatları %20-39 arasında düşüşler göstermiş ve bu maliyet düşüşü sürmektedir.Yıllık modül üretim kapasitesi 1997 de 120MW/yıl civarında gerçekleşmiştir. 1996 da Madrid deyapılan ‘Avrupa için yenilenebilir Enerji Stratejileri’ konferansında küresel boyutlarda gerçekPV güç isteminin 500 MW/yıl ile 1 GW/yıl arasında olduğu belirtilmiştir.PV modüllerinde üretilen d.a. elektriğin, a.a. elektriğe dönüştürülmesinde gerçekleştirilençeviriciler. Sistem fiyatına 0.88$/VA ve 1.065$/VA arasında değişen bir katkı getirmektedir.PV güç sistemlerinin anahtar teslim $/W fiyatları, sistemin büyüklüğüne, bulunduğu bölgeye,şebekeye bağlı ya da şebekeden bağımsız olmasına bağlı olarak, oldukça geniş bir aralıktadeğişebilmektedir. Örneğin, şebekeden bağımsız 100-500Wbüyüklüğündeki güç sistemlerininfiyatı 14$/W– 41$/W arasında değişirken, 1-4 kW sistemler için 10$/W- 28$/W arasındahesaplar çıkarılmıştır.Sistemlerin büyüklüğü ile ters orantılı olan PV sistemleri için güç üretiminin fiyatı için ensağlıklı değerler, 1997 de başlayan bir Avrupa Topluluğu desteği ile yaşama geçirilen ve bu günekadar en büyük PV güç sistemi projesi olan Grit adasının 50MW bir PV sistem ileelektrifikasyonunda ortaya çıkan rakamlardır. Çok kristalli silisyum modüllerin kullanıldığıprojede 8.5 cent/kW-saat olan maliyet PV sektörü için oldukça isteklendiricidir.Avusturya-Viyana da Temmuz 1998 de yapılan 2.dünya fotovoltaik enerji Konferansındabelirtilen fotovoltaik gücün %30 -%40 arasındaki yıllık ortalama büyüme hızının (1997’de %40)sürmesi, fotovoltaik kurulu gücün 2030-2040 arasında 1000 gigawatt düzeye çıkmasınıberaberinde getirecektir. 80
  • 18.1.Güneş Pili Fiyatları18.1.1.Alternatif Enerji Fiyat Listesi Gücü Gerilimi Akım Boyutu AğırlıkTipi Modeli Fiyatı(€) (W) (Volt) (Amper) (mm) (Kg)PowerMax Plus 150-C 150 24 5.10 1622x814x40 18.4 816 €PowerMax Plus 150-LCA 150 24 5.10 1612.9x851x38 16.6 796 €PowerMax Plus 160-C 160 24 5.20 1622x814x40 18.4 889 €PowerMax Plus 160-LCA 160 24 5.20 1612.9x851x38 16.6 865 €PowerMax Ultra 80-P 80 12 5.35 1200x527x56 7.6 452 €PowerMax Ultra 85-P 85 12 5.45 1200x527x56 7.6 488 €PowerMax Ultra 165-C 165 24 5.4 1622x814x56 18.4 928 €PowerMax Ultra 165-LCA 165 24 5.4 1612.9x851x38 16.6 903 €PowerMax Ultra 175-C 175 24 5.43 1622x814x56 18.4 999 €PowerMax Ultra 175-LCA 175 24 5.43 1612.9x851x38 16.6 979 €Thin Film ST 5 5 12 0,32 329x206x34 1,4 58 €Thin Film ST 10 10 12 0,64 359x329x34 2,4 85 €Thin Film ST 20 20 12 1,28 748x329x34 4,1 143 €Thin Film ST 36 36 12 2.68 1293x328x35 7.0 211 €Thin Film ST 40 40 12 2,41 1293x329x34 7,0 211 € 81
  • 18.1.2.Orjin Solar Fiyat ListesiÜRÜN KODU ÜRÜN ADI VE TİPİ FİYATI44 OST-80 Multi.Crys.Panel 385 $45 OST-80 Mono.Crys.Panel 385 $51 OST-0150 150 Amp Şarj kontroller 265 $38 OST -11 Rijit Panel 165$42 OST -11E Esnek Panel 214 $23 PM-150Watt İnverter 69$24 PM-600Watt İnverter 199$25 PM-800Watt İnverter 299$3 Opzs12V/800Amp 1728$1 Opzs12V/150Amp 350$2 Mutlu OGI 12V/150Amp 240$ 82
  • 18.2.Şarj Regülatörü Fiyat Listesi 83
  • Marka Model Açıklama Fiyatı(€)Steca Solsum 5.0 5 Amper Şarj Regülatörü (12&24 V) 33 €Steca Solsum 6.6X 6 Amper Şarj Regülatörü (12&24 V) 40 €Steca Solsum 8.8X 8 Amper Şarj Regülatörü (12&24 V) 52 €Steca Solarix Zeta 8 Amper Şarj Regülatörü (12&24 V) 105 €Steca Solarix Jota 12 Amper Şarj Regülatörü (12&24 V) 124 €Steca Solarix Delta 20 Amper Şarj Regülatörü (12&24 V) 143 €Steca Solarix Theta 30 Amper Şarj Regülatörü (12&24 V) 170 €Steca Tarom 235 35 Amper Şarj Kontrolörü (12&24 V) 262 €Steca Tarom 245 45 Amper Şarj Kontrolörü (12&24 V) 298 €Steca Tarom 430 30 Amper Şarj Kontrolörü (48 V) 339 €Phocos PL20 20 Amper Şarj Kontrolörü (12 - 48 V) 240 €Phocos PL60 60 Amper Şarj Kontrolörü (12 - 48 V) 480 € 84
  • 18.3.İnverter Fiyat Listesi 85
  • Marka Model Açıklama Fiyatı(€)Steca Sinüs 550W, 12Vdc-230Vac, Şarj Özellikli Inverter € 635Steca Sinüs 900W, 24Vdc-230Vac, Şarj Özellikli Inverter € 755ASP TC1,5/12 150W, 12Vdc-230Vac, Inverter 185 €ASP TC05/12 500W, 12Vdc-230Vac, Inverter 550 €ASP TC08/12 800W, 12Vdc-230Vac, Inverter 1.055 €ASP TC13/12 1300W, 12Vdc-230Vac, Inverter 1.540 €ASP TC20/12 2000W, 12Vdc-230Vac, Inverter 1.935 €ASP TC2,5/24 250W, 24Vdc-230Vac, Inverter 240 €ASP TC07/24 700W, 24Vdc-230Vac, Inverter 650 €ASP TC10/24 1000W, 24Vdc-230Vac, Inverter 1.055 €ASP TC13/24 1300W, 24Vdc-230Vac, Inverter 1.590 €ASP TC20/24 2000W, 24Vdc-230Vac, Inverter 1.935 €ASP TC30/24 3000W, 24Vdc-230Vac, Inverter 2.645 €ASP TC08/48 800W, 48Vdc-230Vac, Inverter 1.175 €ASP TC22/48 2200W, 48Vdc-230Vac, Inverter 2.105 €ASP TC35/48 3500W, 48Vdc-230Vac, Inverter 3.160 €Xantrex 150i 150W, 12Vdc-230Vac, Inverter 95 €Xantrex 300i 300W, 12Vdc-230Vac, Inverter 115 €Xantrex 500i 500W, 12Vdc-230Vac, Inverter 135 € 86
  • 18.4.Akü Fiyat ListesiÜrün Kodu Amperaj Voltaj En Boy Yükseklik FiyatHZ-080G 80 Ah 12 V 259 mm 168 mm 208 mm € 138HZ-135G 135 Ah 12 340 mm 173 mm 280 mm € 263HZ-200G 200 Ah 12 520 mm 240 mm 220 mm € 332 87
  • HZ-110G 110 Ah 6V 193 mm 168 mm 205 mm € 104HZ-160G 160 Ah 6V 298 mm 171 mm 226 mm € 145HZ-0502 500 Ah 2V 211 mm 176 mm 329 mm € 187HZ-0602 600 Ah 2V 301 mm 175 mm 330 mm € 221HZ-1002 1.000 Ah 2V 410 mm 175 mm 330 mm € 374HZ-2502 2.500 Ah 2V 491 mm 351 mm 344 mm € 879HZ-100A 100 Ah 12 V 305 mm 168 mm 208 mm € 138ES-1206 12 Ah 6V 151 mm 80 mm 98 mm € 11ES-0122 1,2 Ah 12 V 97 mm 48 mm 55 mm €7ES-0212 2 Ah 12 V 178 mm 34 mm 64 mm €8ES-0412 4 Ah 12 V 90 mm 70 mm 106 mm € 10ES-0712 7 Ah 12 V 151 mm 65 mm 98 mm € 11ES-1212 12 Ah 12 V 151 mm 98 mm 98 mm € 24ES-1218 18 Ah 12 V 181 mm 76 mm 167 mm € 29ES-2412 24 Ah 12 V 166 mm 175 mm 125 mm € 40ES-4012 40 Ah 12 V 197 mm 165 mm 170 mm € 65ES-6512 65 Ah 12 V 325 mm 166 mm 174 mm € 10119. SONUÇLARHazırlamış olduğum projede güneş enerjisinden faydalanma yöntemlerinin en yeni ve enönemlilerinde biri olan güneş pillerinin tahrihsel gelişimi, güneş pili sistemleri ve sistemleringelişimi, güneş pillerinin yapısı ve çalışması, çalışma şemaları, güneş panelleri, güneş piliyapımında kullanılan malzemeler, güneş pili sistemlerinin projelendirilmesi, güneş pillerininseri ve paralel bağlanması, kullanılan malzemelerin sınıflandırılması, güneş pili çeşitleri ve 88
  • materyaller, güneş pillerinde gerçekleşen dönüşümler ve fotovoltaik modül üretimi konularıanlatılmıştır.Ayrıca güneş pili yapımında kullanılmaya başlanan yeni yöntemler olan güneş pilikürecikleri, nano-anten yöntemi, CIGS yöntemi ve boya ve titanyum esaslı güneş pillerihakkında da bilgiler verilmiştir.Tüm bunların yanı sıra PV sistemlerde kullanılan elemanlar olan aküler, paneller, regülatörlerve inverterler tüm çeşitleri de göz önüne alınarak sınıflandırılarak anlatılmıştır. Ayrıca güneşpili sistemlerinin verim, yalıtım maliyeti ve modül ömrü konularına da yer yerilerekanlatılmıştır.Bunların yanı sıra ‘güneş pili sistemlerinin üstünlükleri’ başlığı altında güneş pilisistemleriyle diğer sistemlerin karşılaştırılması yapılarak bu sistemlerin üstünlükleri izahedilmeye çalışılmıştır.Türkiye güneş haritası ve gerekli tüm diğer şekiller konularak güneş pillerinin ülkemiz içinkullanılabilirliği konu edinilerek araştırılmış ve projede yerini almıştır. Ayrıca ‘basit bir güneşpili yapımı’ başlığı altında evde basit bir güneş pili nasıl yapılır diye anlatılmıştır.Son olarak farklı başlıklar altında dünyada ki ve Türkiye de ki güneş pili uygulamalarınaörnekler verilmiş ve günümüzde kullanılan bazı firmaların PV güç sistemleri fiyat listelerikonulmuştur.Sonuç olarak tüm bu çalışmalarda ve araştırmalardan sonra edinilen bir çok bilgiyle berabersöylenebilecek sözler şunlar olsa gerek. Güneş pilleri konuşunda ülkemiz de bir çok çalışmayapılmakta ancak bana göre bunlar yeterli değil. Bu kadar ucuz ve sınırsız bir enerjikaynağımız varken neden kullanamayalım. Daha çok çalışmalı ve beklide çalışmalarımızsonucunda Türkiye yi bu konuda dünya devi haline getirmeliyiz.20. KAYNAKLAR1. http://www.inl.gov/featurestories/2007-12-17.shtml Last Updated: Wednesday, January 02,2008 Idaho National Laboratory2.E. Erdil, "Termik ve Fotovoltaik Enerji Üretim Maliyetlerinde Çarpıcı Öğeler", KKTC-EMO Birinci Ulusal Enerji Kongresi, Lefkoşa, Mart 1995. 89
  • 3.ECOLOG, "Photovoltaic Module Manufacturing System", Ürün Broşürleri, Haziran 1996.4.A. A. M. Sayigh (Editor), "Renewable Energy", Proceedings of The World RenewableEnergy Congress, Vol. 1, Denver, Colorado, June 1996.5.P. D. Maycock and E. N. Stirewalt, "A Guide to The Photovoltaic Revolution", RodalePress, Emmaus, Pa., 1985.6.A. B. Meinel and M. P. Meinel, "Applied Solar Energy", Addison Wesley, 3 rd printing,1977.7.Thomas Markvart (Editor), "Solar Electricity", John Wiley & Sons, 1996.8.S. J. Strong with W. G. Scheller, "The Solar Electric House", Sustainability Press, StillRiver, Mass., 1993.9.Arnulf J. Waldau, “Photovoltaics and renewable energies in Europe, Renewale andSustaniable Energy Reviews”, 1415-1437, 200710.Energy 90ort he future: renewable sources of energy—White Paper for a CommunityStrategy and Action Plan, COM(97)599 final (26/11/1997)11.Directive 2001/77/EC (27.09.2001), Official Journal of the European Communities L283/33 (27.10.2001)12.Nobuaki Mori, “Current Status and Future Prospect of Photovoltaic Technologies inJapan”, PVTEC(Photovoltaic Power Generation Technology Research Assosication), 1730-1733, 2000 http://ieeexplore.ieee.org/iel5/7320/19792/00916238.pdf13.Türkiye Çevre Atlası, Çevre ve Orman Bakanlığı, Ankara 200414.Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü http://www.eie.gov.tr15.U.S. Depertment of Energy, Solar Energy Tecnologies Programhttp://www1.eere.energy.gov/solar/solar_cell_materials.html16.Adolf Goetzberger, “Photovoltaic materials, history, status and Outlook”, “MaterialsScience and Engineering R 40”, 1-46, 200317.Lawrence L. Kazmerski, “Solar photovoltaics R&D at the tipping point: A 2005technology overview”, “Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 150”,105–135, 200618.R.W. Miles, K.M. Hynes, I. Forbes, “Photovoltaic solar cells: An overview of state-of-the-art cell development and environmental issues”, “Progress in Crystal Growth andCharacterization of Materials”, 1-42, 2005 90
  • 19.http://www.kyosemi.cojp/product/pro-ene-sun-e.html. 91