GÜNEŞ ENERJİSİ BİZE NASIL ULAŞMAKTADIR?

Güneş, yaratıldığından beri etrafındaki diğer yıldızlar gibi çevresine ısı ve ışık yaymaktadır. Bu ısı ve ışık güneşin çekirdeğinde meydana gelen füzyon sürecinden kaynaklanmaktadır.
Güneş ışığı bize birkaç farklı yolla ulaşmaktadır.
Doğrudan ışınımda, atmosferden giren güneş ışınları dünyaya çok ufak bir yayılmaya uğrayarak gelir.
Difüzyona uğramış ışınımda, güneş ışığı bulut veya sis dumanı gibi nedenlerden dolayı dağılarak ve yayılarak gelir.
Yansıma yoluyla ışınımında, güneş ışığı yeryüzünden yansıyarak gelir. Örneğin açık renkli yüzeyler güneş ışığını yansıtır fakat koyu renkli yüzeyler güneş ışığını yutarlar.
Dünya atmosferinin dışında güneş enerjisinin şiddeti, aşağı yukarı sabit ve 1370Watt/m2 değerindedir; ancak yukarıda saydığımız aşamalar nedeniyle güneş şiddeti 0 ile 1100Watt/m2 değerleri arasında değişim gösterir. Güneş enerjisinin şiddeti, bu enerjiden faydalanılacak yerin coğrafi konumu ile değişmektedir. Dünya’nın geometrik yapısından dolayı her nokta farklı açılarda ışınım almaktadır.

»» Güneş Enerjisinden Nasıl Faydalanılmaktadır?
Yeryüzüne sürekli gelecek olan bu enerjiyi en iyi şekilde kullanabilmek için bilim insanları tarafından birçok araştırma yapılmıştır. Binlerce yıl önce bu enerjiyi aynalarla yansıtarak silah haline çeviren milletler de mevcuttur. Güneş enerjisinden faydalanmada kullanılan en yaygın yöntem güneş kolektörleridir. Bunlar güneşin sıcaklığını içinden su geçen borulara aktararak suyun ısınmasını sağlar. Bilim insanları ve mühendisler yirminci asırdan itibaren güneş ışığını elektrik enerjisine çevirmek için çalıştılar. Bu konularda yapılan çalışmalar fotovoltaik denilen malzemelerin üretilmesiyle sonuçlandı.

»» Fotovoltaik Hücre Nedir?

Fotovoltaik kelimesi Yunancada ışık anlamına gelen “phos” ve ünlü İtalyan bilim adamı Allesandro Volta’nın soyadı “volta” kelimelerinin birleşmesiyle oluşmuştur. Güneş ışığından elektrik üreten bir malzemedir. Hücreler halinde üretilir, yine hücreler halinde veya değişik oranlarda birleştirilerek modüller halinde satılırlar. Fotovoltaik hücreler değişik geometrik şekillerde üretilirler ve kalınlıkları 0,2-0,4 mm arasındadır

»» Fotovoltaik Hücreler Nasıl Elektrik Üretir?
Fotovoltaik hücreler, saf silisyum maddesinin belirli oranlarda katkılanarak N tipi ve P tipi yarıiletkenlerin oluşturulmasıyla üretilir. Elektronların protonlardan daha fazla olduğu negatif özellik gösteren maddelere N tipi madde denir. P tipi maddede ise protonlar elektronlara göre daha fazladır. N tipi maddelerde elektronlar, P tipi maddelerde ise protonlar akım taşıyıcı olarak görev yaparlar.
PN birleşmesi bu iki maddenin bir arada bulundurulması demektir. İlk durumda P ve N maddelerinin arasındaki bölge nötr durumdadır. Bu durumda iki madde (P ve N) arasında herhangi bir potansiyel fark (gerilim) yoktur. Yani birindeki elektron diğerine geçiş yapamamaktadır.
İletken hale geçmesi için P ve N maddeleri arasında potansiyel fark olması gerekmektedir. Güneş ışınlarındaki elektronlar fotovoltaik hücredeki silisyum maddesinin N bölgesine çarparsa P ve N bölgeleri arasındaki nötrlük bozulur. Doğal olarak N bölgesinde zaten fazla olan negatif elektrik yükü artar. Aynı yükler birbirini iter prensibi sonucunda N bölgesindeki elektronlar P bölgesine doğru itilir. Bu durumda P bölgesinde çok miktarda pozitif elektrik yükü ve az miktarda negatif elektrik yükü vardır; silisyumun N bölgesinde ise çok miktarda negatif elektrik yükü ve az miktarda pozitif elektrik yükü bulunmaktadır. N bölgesinde bulunan çok miktardaki elektronlar P bölgesine geçmek için bir yol açarlar. Bu yoldan elektronlar geçtiği sürece P ve N maddeleri arasında elektrik varlığından söz edilir. P ve N maddeleri arasındaki elektrik yükleri eşitleninceye kadar bu akış devam eder.
N bölgesinde çok sayıda elektron vardır. Fakat hücrenin veriminden dolayı güneşten gelen elektronlar N bölgesindeki bütün elektronları P bölgesine geçiremez. PN kesişim noktasını bir çizgi gibi düşünürsek bu çizginin bir kısmından yol açılmış ve elektronlar geçmekte diğer kısmından ise herhangi bir geçiş olmamaktadır. P ve N bölgesinin sınırında kalan az miktarda negatif ve pozitif elektrik yükleri tek yönlü ve ters yönlü geçişe izin verdikleri için sadece sınırlı sayıda elektron geçişine imkân tanınır.
Fotovoltaik hücreler güneşe baktıkları sürece P ve N maddeleri arasında bu değişimler olur. Bu anda hücrelerin bağlantı uçlarına bir yük yerleştirilse yük üzerinden bir akım geçişi olur. Elektrik kanunlarına göre yük üzerindeki gerilim yani fotovoltaik hücrenin üzerinde oluşan gerilim ile (bu durumda hücre üzerinde oluşan gerilim ile yüke verilen gerilim aynıdır) yük üzerinden geçen akım çarpıldığında yükte harcanan güç elde edilir.

Fotovoltaik hücre alanı veya sayısı: Hücreler birleştirilerek daha geniş elektrik alanı oluşturulur ve güneşten gelen ışınlar daha çok sayıda elektronun geçişini sağlar.

Güneş ışınının yoğunluğu: Yoğunluk arttıkça fotovoltaik hücredeki silisyumun N maddesinden P maddesine daha fazla sayıda elektron geçer. Yük üzerinde daha fazla güç elde edilmiş olur.

Hücrelerin açısı: Hücreye eğik olarak gelen güneş ışınının yansıması daha kolaydır. Bu nedenler hücrelerin güneşe dik olarak bakmaları verimi daha da arttırmaktadır.

»»Fotovoltaik Hücrelerin Avantajları Nelerdir?
• Kurulumu ve taşınması kolaydır.
• Uygun analizi yapıldığında her noktada çözüm üretir.
• Kurulum sonrasında maliyeti neredeyse sıfırdır.
• Ülke ekonomisine azami katkıyı sağlar.
• Fosil yakıtlara göre dışa bağımlılığı yoktur.
• Güneş gibi sınırsız bir kaynaktan beslenir.
• Doğaya ve insana saygılıdır, çevrecidir.

»»Fotovoltaik Hücrelerin Dezavantajları Nelerdir?
• Üretimi karmaşık ve masraflıdır.
• Yüksek miktarda güç ihtiyacı için geniş yüzey alanı gerekir.
• Güneş ışığı olmaksızın elektrik üretemez.
• Enerji verimi, mevsimlik ve günlük değişikliklere karşı hassastır.

»»Fotovoltaik Hücrelerin Çeşitleri Nelerdir?
• Silikon Kristalli Hücreler
• İnce Film Hücreler
• Silikonsuz Karma İnce Film Hücreler
• Nano Kristalli Hücreler

Beğeniler: 0
Favoriler: 0
İzlenmeler: 5410
favori
like
share