Fotovoltaik Paneller Nasıl Elektrik Üretir?

Edoa Energy olarak yatırımlarınız için doğru fotovoltaik panel seçimini yaparak size alternatifler halinde sunuyoruz. Sadece fiyat odaklı değil aynı zamanda modülün teknolojisi, markanın geçmişi ve sağlamlığı, ürün termini gibi bir çok parametreyi beraber değerlendirerek size sunuyoruz.

Yatırımınız için kullanabileceğiniz fotovoltaik paneller için lütfen bizimle iletişime geçin.

Şimdi gelin size bu fotovoltaik paneller nasıl elektrik üretiyor bunu anlatalım.

Güneş panelleri, güneş enerjisini doğrudan elektriğe dönüştürür. Sistemin temel yapı bloğu PV hücrelerdir. PV hücreleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında gerilim oluşur. Birden fazla sayıdaki güneş hücresinin birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilmesiyle gerilimi ve dolayısıyla güç çıkışını artırmak mümkündür. Bu yapıya PV modül adı verilmektedir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak birkaç watt’an megawatt seviyesinde üretim sistemleri kurulabilir.

Güneş hücreleri (Photovoltaic Cell) yarı iletken teknolojisi ile üretilmiş Silikon temelli (deniz kumu) statik sistemlerdir. Silisyum, yeryüzünde oksijenden sonra en çok bulunan elementtir. Ancak silisyum, doğada silisyum dioksit şeklinde bulunmaktadır. Bu sebeple, metalurjik kalitedeki silisyumdan, güneş hücresi kalitesinde silisyum elde edebilmek için bir dizi işlem uygulamak gerekmektedir. Bunlardan ilki metalurjik kalitedeki silisyumu yüksek sıcaklıkta eritip daha sonra soğumaya bırakmaktır. Bu sayede silisyum içerisindeki yabancı maddelerin büyük bir kısmı ayrışmaktadır. Soğutulmaya bırakılan silisyum, külçelere bölünmektedir. Bu oluşturulan külçeler ise daha sonra özel kesme makineleri sayesinde 0,2 mm kalınlığında silisyum dilimlerine bölünmektedirler. Bu işlemler sonucunda fotovoltaik hücreler özel üretim yerlerine getirilerek son hallerini almaktadırlar. 0,2 mm kalınlığındaki plakaların üzerine 800°C sıcaklıkta P-N bağlantısı, difüzyon fırını aracılığı ile yapılmaktadır. Daha sonra plakalar, güneş ışığını yansıtmalarını engelleyen bir tabaka ile kaplanırlar. En son olarak da akım geçişini sağlayacak bağlantılar yapılmakta ve hücreler seri halde bağlanarak panel haline getirilmektedirler.

Silisyum atomunun elektronları en iç yörüngede 2 adet, ortada 8 adet ve en dışta ise 4 adet olmak üzere dizilmişlerdir. Bunların iç ve orta yörüngede olan 10 tanesi atomun çekirdeğine oldukça sıkı olarak bağlıdır. En dıştaki 4 adedinin bağları ise gevşektir. Bu 4 adet elektron yarı iletken içindeki elektrik akımını sağladıkları için önemlidirler.

Yarı-iletken maddelerin güneş hücresi olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi madde ile katkılanmaları gereklidir. Katkılama, saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. En yaygın güneş hücresi maddesi olan Silisyumdan n tipi silisyum elde etmek için silisyum eriyiğine periyodik cetvelin 5. grubundan bir element, örneğin Fosfor eklenir. Silisyum’un dış yörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde 5 elektron olduğu için, Fosfor’un fazla olan tek elektronu kristal yapıya bir elektron verir.

P tipi silisyum elde etmek için ise, eriyiğe 3. gruptan bir element örneğin Bor eklenir. Bu elementlerin son yörüngesinde 3 elektron olduğu için kristalde bir elektron eksikliği oluşur, bu elektron yokluğuna hol ya da boşluk denir ve pozitif yük taşıdığı varsayılır. Bu tür maddelere de “p tipi” madde denir.

N tipi yarıiletkende elektronlar, p tipi yarıiletkende holler çoğunluk tasıyıcısıdır. Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalısması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur. İlk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır. Bu şekilde güneş pili, elektronları n bölgesine, holleri de p bölgesine iten bir pompa gibi çalışır.

N tipi yarıiletkenin çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, dış devre yoluyla P maddesindeki çoğunluk taşıyıcısı boşluklara dönerken enerjilerini devredeki yük (lamba) üzerinde bırakırlar. Silikon hücre ışınım aldığı sürece döngü devam eder ve elektrik enerjisi üretimi de böylece gerçekleşmiş olur.

Fotovoltaik hücrelerden yararlanmak veya bu hücrelerden PV modüller oluşturabilmek için hücrelerin teknik özelliklerinin bilinmesi gerekir. Örnek bir hücrenin teknik değerleri aşağıdaki şekildedir:

72 adet hücrenin seri olarak bağlanması ile paneller meydana getirilir. Günümüzde gölge kayıplarını azaltmak vb için hücreler ikiye bölünerek (yarım hücre) 144 hücreli paneller de oluşturulmaktadır. Panellerin birbiri ile bağlanması ile de diziler meydana getirilerek Fotovoltaik Sistem kurulmuş olur.

Örnek olarak bir panelin elektriksek değerlerini aşağıda görebilirsiniz.