1.GİRİŞ

İnsanların güneş enerjisinden teknolojik olarak yararlanması, yani güneş enerjisini kendi geliştirdiği yollarla başka enerjilere dönüştürmesi, bir hayli eskilere dayanır. Bilinen ilk uygulamalardan biri, Arşimed’in Sirakuza’da güneş ışınlarını büyük aynalarla yoğunlaştırarak düşman gemilerine odaklaması ve onları yakması olarak bilinir.  17.yy da, yine aynalarla güneş ışınlarının yoğunlaştırılarak odun yığınlarının yakılmasında kullanıldığı, 18.yy da  yoğunlaştırılmış güneş ışınlarının kimyasal tepkimelerde ve güneş ocaklarında kullanıldığı görülür. 19.yy da güneş enerjisi uygulamaları artmıştır. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi ile metal eritme, su dağıtma, buhar üretme, güneşle çalışan buhar makinası, baskı makinası gibi yapılan çalışmalar, uygulama örnekleri olarak gösterilebilinir.

20.yy da insanların yaşamına giren petrol, güneş enerjisi kullanımıyla ilgili gelişmeleri bir ölçüde frenlemiştir. Bununla birlikte, 1974’deki yapay petrol bunalımı ve petrol fiyatlarının artması sonucu güneş enerjisi üzerindeki çalışmalar, yeniden hız kazanmıştır. Özellikle evlerde sıcak su  sağlanmasında güneş toplaçları kullanımı bu yüzyılda yaygınlaşmıştır. Yine, yoğunlaştırılmış güneş enerjisinin kullanıldığı güneş santralleri bu yüzyılda yapılmaya başlanılmıştır.

1954 yılında Bell laboratuarında güneş pillerinin geliştirilmesi ile güneş pilleri güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren aygıtlar olarak giderek yaygın kullanım alanları bulmuşlardır. Güneş pillerinin ilk büyük ölçekli uygulama alanı, uzay çalışmalarında olmuştur. Uzay araçlarına enerji sağlamada bu piller en uygun araçlar olmuşlardır. Önceleri küçük ölçeklerde çeşitli yerlerde kullanılan güneş pilleri giderek daha geniş kullanım alanlarına  yayılmışlardır. Yaygın kullanımla birlikte bu pillerin fiyatları da oldukça düşmüştür. Bu gün bu pillerle çalıştırılan güneş otomobilleri, güneş uçağı, elektrik şebekesine uzak yerlerdeki uygulamalar, güneş pilleri ile çalışan elektrik santralleri bulunmaktadır.

Günümüzde yapılan çalışmalarla güneş pillerinin verimliliği arttırılmaya, maliyetleri azaltılmaya ve daha yaygın kulanım alanları bulunmaya çalışılmaktadır. Çünkü güneş enerjisi çevreye asla zarar vermeyen, taşınma sorunu olmayan, sınırsız ve bedava bir enerji kaynağıdır. Laboratuar koşullarında bile günümüzde en kaliteli güneş pillerinin veriminin %24.5 olduğu göz önüne alınırsa daha uzun yıllar bu konu üzerine çalışmalar yapılacağı yeni yöntemler bulunmaya çalışılacağı aşikardır. Yeni yöntemler ve kullanım alanları keşfedildikçe dünyanın petrol yakıtlarına olan bağımlılığı günden güne azalacak ve belki bir gün yok olacaktır. Bu da şüphesiz ki hem ülke ekonomimiz için hem de ekolojik sistem için vazgeçilmez bir nimettir.

1

2.GÜNEŞ

Dünyamızdan uzaklığı 147 milyon km olsa da, biz insanlar ve diğer canlıların bağımlı olduğu bir enerji kaynağıdır Güneş.

Modern yaşamda enerjiye olan bağımlılığımız gittikçe artarken, aynı zaman da çevreye verdiğimiz tahribatın (biraz geçte olsa) farkına varıp çevreyle uyumlu ve daha temiz enerji kaynaklarına yönelmekteyiz.

Elektrik, petrol ürünleri (mazot, gaz yağı) gibi ürünlerin ekonomik olarak fazla pahalı olması ve sözü edilen kaynakların üretim ve kullanım aşamasında çevreye verdiği zararlar göz önünde bulundurulduğunda güneş enerjisinin ne kadar önemli olduğu ortaya çıkmaktadır.

(a) (b) Şekil 2.1: (a) Güneş sistemi, (b) güneşin yapısı

Tükenmekte olan geleneksel enerji kaynaklarına alternatif olarak temiz, tükenmeyen, bedava, ve taşıma 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 küre şeklindedir. Dünyadan uzaklığı 1,5.108 km olan güneşin dış kısmı düşük yoğunluklu gaz bulutları, iç kısmı ise kütlesel çekiminin altında çok yoğun plazmadan oluşmuştur. Ortalama yüzey sıcaklığı 5763 K olarak hesaplanmaktadır. Güneş sürekli bir fizyon reaktörü gibi çalışmaktadır. Güneşin iç kısımlarındaki milyonlarca Kelvin sıcaklıkta oluşan bu tepkimeler sonucu bir miktar kütle enerjiye dönüşmektedir. 1 helyum çekirdeği başına 26,7 milyon elektron volt ve 1 kg helyum çekirdeği başına da 1,39.1011 kcal enerji açığa çıkmaktadır. Bu enerji uzaya radyasyon şeklinde yayılmaktadır. Güneşte belirtilen tepkimelerle saniyede 564 milyon ton H2

‘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 enerji

yaymaktadır. Bu yapıdaki güneşin yıllık enerjisi Q = 40 milyon ton taş kömürünün enerjisine denk olmak üzere 5000 Q ‘ ya eş değerdir. Buna karşın dünyada yılda tüketilen enerji 0,2 Q civarındadır. Yani güneş bir yılda dünyada tüketilen enerjinin 25000 katı enerji yayıyor.

2

Bu temiz, taşıma sorunu olmayan ve bedava enerjiden ilerleyen teknolojiler sayesinde ve tükenen geleneksel enerji kaynaklarının da insanoğlunu mecbur bırakması nedeniyle mümkün olduğu ölçülerde faydalanılmaya çalışılmaktadır. Günümüzde güneş enerjisiyle ilgili çalışmalar daha da hız kazanmıştır.

2.1.Güneşin Yapısı

Güneş,1.39x109 m çapında yoğun sıcak gazlar içeren bir küredir ve dünyadan 1.5x1011m uzaklıktadır. Yüzey sıcaklığı 5770 K dir. Bu sıcaklık merkeze doğru 4x106 ile 8x106 K arasında değişim gösterir. Sudan 100 kez daha yoğundur. Güneşten gelen raydan enerji çeşidi füzyon reaksiyonlara uğramaktadır. Güneşteki yüksek sıcaklıktan dolayı elektronlar atom çekirdeklerine ayrılır. Bu sebeple, güneşte serbest elektron ve atom çekirdekleri bulunur. Dört hidrojen çekirdeği birleşerek, bir helyum çekirdeğini oluşturur. Fizyon adı verilen bu reaksiyon çok yüksek sıcaklıkta oluşur. Güneşte oluşan helyum miktarı, harcanan hidrojen miktarından daha azdır. Aradaki fark güneş ışınımı ile oluşan enerjiyi verir. Bu enerji çeşitli dalga boylarında ışınlar halinde dünyaya ulaşır. Güneşten dünyaya ışınlar 32o açı ile gelir.

2.2.Atmosfer Dışı Güneş Işınımı

Atmosfer dışında güneş ışınlarına dik birim alana bütün dalga boylarında bir anda gelen güneş ışınımının değeri dünya-güneş mesafesi değiştiğinden sabit değildir. Bunun için ortalama dünya –güneş uzaklığındaki güneş ışınımı değerinin kullanılması hesaplamalarda kolaylık sağlar. Bu değere “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 Ölçümleri

Güneş ışınımı bileşenlerinin ölçümü için çeşitli cihazlar geliştirilmiştir. Bu cihazlardan direkt,difüz ve yansıyan güneş ışınımı bileşenlerinin tümünü birden ölçen cihazlara pirradyometre, toplam güneş ışınımını ölçen cihazlara ise piranometre adı verilir. Sadece difüz güneş ışınımı ölçülmek isteniyorsa, pirrannometrenin üzerine gelen direk güneş ışınımını önleyecek 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 alınarak geliştirilmişlerdir. Işınımın düştüğü kısımda biri siyah, diğeri beyaz iki yüzey bulunmaktadır.

2.4.Güneş Radyasyonu

Güneşte nükleer patlamalarla açığa çıkan enerji, yaklaşık 150.000.000 km kat ederek kesintisiz olarak dünyaya ulaşmaktadır. Uydulardan yapılan ölçümlere göre atmosferin dış yüzeyine gelen güneş enerjisinin 1373 Watt/m2 olduğu bilinmektedir. Bu enerji, atmosferden geçerken bir miktar zayıflar ve yeryüzüne ulaşır. Atmosfere giriş açısına bağlı olarak zayıflama miktarları değişik olmaktadır. 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 enerjinin boyutlarını görmek açısından oldukça çarpıcıdır.

3

Gelen bu enerji, yeryüzünde belli bir açıyla yerleştirilmiş toplayıcı bir yüzeye (örneğin güneş pilinin 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 üzerine düşen direkt ışınlardır. Örneğin bir yeri gölgelediğimizde, sadece direkt güneş ışığını perdelemiş oluruz. Gölgelenen yer tamamen karanlık olmaz çünkü, diffüz ışınlar tarafından aydınlatılmaktadır.

Bir yandan daha yüksek verimle çalışan elemanlar geliştirmeye çalışılırken, bir yandan da var olan elemanlarla enerji üretim sistemleri kurulup denenmekte, yardımcı sistem elemanları geliştirilmekte ve bilgi birikimi oluşturulmaktadır. Güneş enerjisi konusunda sürdürülen araştırma ve geliştirme çalışmaları ile ulaşılması amaçlanan hedefler aşağıdaki gibi tahmin edilmektedir.

Tablo 2.1: Ulaşılmak istenen hedef

2.5.Güneş Enerjisi Uygulamaları

Güneş enerjisi uygulamalarını düşük sıcaklık (20-100°C), orta sıcaklık (100-300°C) ve yüksek sıcaklık (>300°C) olmak üzere üç grupta toplayabiliriz. Aşağıda güneş enerjisinin en yaygın uygulamalarından örnekler başlığı altında bunlar açıklanmıştır.

Bunların yanı sıra daha bir çok kullanım alanı olmasına rağmen bunlar en genel ve en yaygın olanlarıdır.

4

  1991 1995 2000 2010-2030

Elektrik fiyatı (¢/kWh) 40-75 25-50 12-20

Modül verimi (%) 5-14 7-17 10-20 15-25

Sistem fiyatı ($/W) 10-20 7-15 3-7 1-1.50

Sistem ömrü (yıl) 5-10 10-20 >20 >30

U.S. Kümülatif satış (MW) 75 175 400-600 >10,000

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 AÇILARI

3.1.Esas Güneş Açıları

Yeryüzündeki bir N noktasına gelen direkt güneş ışını doğrultusu, eğer o yerin enlemi (e), saat açısı (h) ve güneşin deklinasyon açısı (d) biliniyorsa tayin edilebilir. Bu açılara esas güneş açıları denir.

3.1.1.Enlem açısı (e) : Göz önüne alınan yeri (N) dünya merkezine (M) birleştiren doğrunun dünyanın ekvator düzlemiyle yaptığı açıdır. Ekvatordan itibaren Kuzeye doğru (+) işareti ve Güneye 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 birleştiren doğrunun, yani güneş ışınlarını belirttiği boylam (güneş boylamı denilebilir) arasındaki açıdır. Saat açısı, güneş boylamını göz önüne alınan yerin boylamı ile aynı olduğu “güneş öğlesi”’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 açı dünyanın dönme eksenini, yörünge düzlemine normali ile yaptığı açı 23-27’lik açıdan ileri gelir. 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 etrafında dönmesi 1 yılda (365 günde) tamamlandığından deklinasyon açısı aynı bir günde seneden 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 doğrulukla bulunabilir.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 Açıları

Yatay veya eğik bir düzleme gelen güneş ışınımının hesaplanmasında düzlem ile ve güneş ışınlarının 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 ile yaptığı açıdır. Diğer bir deyişle güneş ışınlarının yatay düzleme geliş açısıdır. Yatay düzleme güneş 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. Açıkça görüldüğü 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 koordinat sisteminde, azimut açısına da ihtiyaç duyulur. Güneş ışınlarının kuzeye göre saat dönüş yönünde sapmasını gösteren açıdır. Böylece yatay koordinat sisteminde zenit açısı ile güneş doğrultusu tayin edilebilir. Bu bakımdan bu açıların esas güneş açıları cinsinden bilinmesi gereklidir.

6

Cos z = Cos d * Cos e * Cos h + Sin d * Sin e olarak elde edilir. Güneş azimut açısının bulunmasında 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 batışında deklinasyon açısına bağlı olarak 900 civarında 900’den büyük veya küçük olabilir. Doğru değerin bulunmasına ve işaretine dikkat edilmelidir.

3.3.Yön Ve Eğim Açılarının Sistem verimine Etkisi

Güneş Kollektörleri tasarlanırken ve kullanılacak malzeme seçimleri yapılırken, toplayabilecekleri enerjinin maksimum, "dışarıya kaybedilebilecek enerjinin ise minimum olmaları amaçlanmıştır. Yüksek kalitede kollektörlerin kullanıldığı sistemlerin yüksek verimde çalışmaları için ana koşul kollektör montajının ve sistem tasarımının en iyi şekilde yapılmasıdır. Aksi halde, verimli kollektörlü verimsiz sistemler ortaya çıkartılır, iki verimi birbirinden ayrı tutmak gerekir. Montaj sırasında kollektörlerinin yön vehimlerinin tayini, toplanan toplam enerji miktarını etkiler. Amaç, olabildiğince çok miktarda enerjinin, olabildiğince uzun süre dik ve dike yakın açılarla kollektör düzlemi üzerine gelmeleridir. Aşağıdaki şekilde kollektör yerleşim açıları görülmektedir.

Şekil 3.1: Güneş Açıları

7

4.GÜNEŞ PİLİ SİSTEMLERİ

4.1.Güneş Enerjisi Uygulamalarının Tarihsel Gelişimi

İnsanların güneş enerjisinden teknolojik olarak yararlanması, yani güneş enerjisini kendi geliştirdiği yollarla başka enerjilere dönüştürmesi, bir hayli eskilere dayanır. Bilinen ilk uygulamalardan biri, Arşimed’in Sirakuza’da güneş ışınlarını büyük aynalarla yoğunlaştırarak düşman gemilerine odaklaması ve onları yakması olarak bilinir. 17.yy da, yine aynalarla güneş ışınlarının yoğunlaştırılarak odun yığınlarının yakılmasında kullanıldığı, 18.yy da  yoğunlaştırılmış güneş ışınlarının kimyasal tepkimelerde ve güneş ocaklarında kullanıldığı görülür. 19.yy da güneş enerjisi uygulamaları artmıştır. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi ile metal eritme, su dağıtma, buhar üretme, güneşle çalışan buhar makinası, baskı makinası gibi yapılan çalışmalar, uygulama örnekleri olarak gösterilebilinir.

20.yy da insanların yaşamına giren petrol, güneş enerjisi kullanımıyla ilgili gelişmeleri bir ölçüde frenlemiştir. Bununla birlikte, 1974’deki yapay petrol bunalımı ve petrol fiyatlarının artması sonucu güneş enerjisi üzerindeki çalışmalar, yeniden hız kazanmıştır. Özellikle evlerde sıcak su  sağlanmasında güneş toplaçları kullanımı bu yüzyılda yaygınlaşmıştır. Yine, yoğunlaştırılmış güneş enerjisinin kullanıldığı güneş santralleri bu yüzyılda yapılmaya başlanılmıştır.

1954 yılında Bell laboratuarında güneş pillerinin geliştirilmesi ile güneş pilleri güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren aygıtlar olarak giderek yaygın kullanım alanları bulmuşlardır. Güneş pillerinin ilk büyük ölçekli uygulama alanı, uzay çalışmalarında olmuştur. Uzay araçlarına enerji sağlamada bu piller en uygun araçlar olmuşlardır. Önceleri küçük ölçeklerde çeşitli yerlerde kullanılan güneş pilleri giderek daha geniş kullanım alanlarına  yayılmışlardır. Yaygın kullanımla birlikte bu pillerin fiyatları da oldukça düşmüştür. Bu gün bu pillerle çalıştırılan güneş otomobilleri, güneş uçağı, elektrik şebekesine uzak yerlerdeki uygulamalar, 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 yakıtlardan yararlanma (nükleer enerji) olarak sıralanabilir. Çekirdeksel yakıtlar yeryüzünde sınırlı miktarlarda bulunmaktadır. Aynı şekilde, depolanmış güneş enerjisi olarak kullanılan fosil yakıtlar da sınırlı miktarda bulunmaktadırlar ve tüketim hızıyla orantılı olarak oluşmamaktadırlar. Bu yönleriyle, gerek fosil yakıtlar, gerekse çekirdeksel yakıtlar, tükenir enerji kaynaklarıdır. Oysa diğer kaynaklar tükenmez enerji kaynaklarıdır ve bu gün artık dünya bu tükenmez enerji kaynaklarının daha verimli ve yaygın kullanılmasına yönelik teknolojik çalışmalaraın hızlandırıldığı bir döneme girilmiştir.

Günlük güneş enerjisinin seyreltik ve kesikli olması, bu enerjinin daha etkin ve verimli kullanılmasında sorun olmakyadır. Oysa, bugün dünya ya gelen güneş enerjisi, dünyada kullanılan tüm enerjinin 15-16 bin katı dolayındadır. Bu durumda, dünya üzerinde bu enerjiyi olabildiğince verimli ve etkin kullanabilme yolunu bulmamız gerekmektedir. Bunun yanı sıra, en akıllıca yollardan biri de güneş enerjisini dünyanın dışında yakalayarak bunu bir şekilde elektrik enerjisine çevirerek dünyaya aktarmaktır. Uzayda, ya da bize en yakın gök cismi olan ay da bu işi başarabiliriz. Gerek uzayda gerekse ayda ne bulutluluk engeli ve ne de gece gündüz sorunu vardır. Ayrıca hava kürenin soğurucu etkileri de burada söz konusu olmamaktadır. Şimdilik

8

düşünce ve kuram düzeyindeki çalışmaların, çok uzun olmayacak sürede gerçekleşmesi beklenmektedir

Ülkemizin de, güneş enerjisinden ve diğer tükenmez enerjilerden yararlanma konusundaki yarışta geri kalmaması gerekir. Çünkü, ülkemiz üç kıtaya en yakın konumda bulunmakta, ayrıca güneş kuşağı denilen ve ekvatora göre kuzey ve güney 40 enlemlerini kapsayan bölgede bulunmaktadır. Ülkemizin bu iki özelliği, güneş enerjisinin teknolojik uygulamalarına bir vitrin durumuna gelmesinde büyük bir üstünlük sağlayabilir. Dengeli bir kalkınmanın, temiz ve tükenmez enerji kaynaklarına dayalı olacağı unutulmamalıdır.

4.2.Güneş Pili Sistemleri Ve Sistemin Gelişimi

Güneş pillerinin çalışma ilkesi, Fotovoltaik (Photovoltaic) olayına dayanır. Güneş pilleri (fotovoltaik diyotlar) üzerine güneş ışığı düştüğünde, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine çeviren cihazlardır. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır. Bu enerji çevriminde herhangi 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 bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü yada fotovoltaik modül adı verilir. Güç ihtiyacına bağlı olarak modüller birbirlerine seri yada paralel bağlanarak bir kaç Watt'tan mega Watt'lara kadar sistem düzenlenebilir.

(a) (b)

Şekil 4.1:(a)Güneş pili, (b)güneş pili modülü

Güneş pilleri, elektrik enerjisinin gerekli olduğu her uygulamada kullanılabilir. Güneş pili modülü uygulamaya bağlı olarak, akümülatör, inverterler, akü şarj kontrol cihazları ve çeşitli elektronik 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 dizel jeneratörlerle 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 ve R.E. Day tarafından gerçekleştirilmiştir. Bunu izleyen yıllarda çalışmalar bakır oksit ve selenyuma dayalı foto diyotların, yaygın olarak fotoğrafçılık alanında ışık metrelerinde

9

kullanılmasını beraberinde getirmiştir. 1914 yılında fotovoltaik diyotların verimliliği %1 değerine ulaşmış ise de gerçek anlamda güneş enerjisini %6 verimlilikle elektrik enerjisine dönüştüren fotovoltaik diyotlar ilk kez 1954 yılında Chapin tarafından silikon kristali üzerinde gerçekleştirilmiştir. Fotovoltaik güç sistemleri için dönüm noktası olarak kabul edilen bu tarihi izleyen yıllarda araştırmalar ve ilk tasarımlar, uzay araçlarında kullanılacak güç sistemleri için yapılmıştır. Fotovoltaik güç sistemleri 1960’ların başından beri uzay çalışmalarının güvenilir kaynağı olmayı sürdürmektedir.

Güneş pillerinin yeryüzünde de elektriksel güç sistemi olarak kullanılabilmesine yönelik araştırma ve geliştirme çabaları 1954’ler de başlamış olmasına rağmen, gerçek anlamda ilgi 1973 yılındaki 1.petrol bunalımı’nı izleyen yıllarda olmuştur. Amerika’da, Avrupa’da, Japonya da büyük bütçeli ve geniş kapsamlı araştırma ve geliştirme projeleri başlatılmıştır. Bir yandan uzay çalışmalarında kendini ispatlamış silikon kristaline dayalı güneş pillerinin verimliliğini artırma çabaları ve diğer yandan alternatif olmak üzere çok daha az yarı iletken malzemeye gerek duyulan ve bu nedenle daha ucuza üretilebilecek ince film güneş pilleri üzerindeki çalışmalara hız verilmiştir

Güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirmenin, basit, çevre dostu olan fotovoltaik sistemlerin araştırılması ve geliştirilmesi, maliyetinin düşürülerek yaygınlaştırılması görevi uzun yıllar üniversitelerin yüklendiği ve yürüttüğü bir görev olmuş ve bu nedenle kamuoyunda hep laboratuarda kalan bir çalışma olarak kalmıştır. Ancak son yirmi yılda dünya genelinde çevre konusunda duyarlılığın artmasına bağlı olarak kamuoyundan gelen baskı, çok uluslu büyük şirketleri fosile dayalı olmayan yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları konusunda çalışmalar yapmaya zorlamışlardır. Büyük şirketlerin devreye girmesiyle fotovoltaik piller konusundaki teknolojik gelişmeler ve güç sistemlerine artan talep ve buna bağlı olarak büyüyen üretim kapasitesi, maliyetlerin hızla düşmesini de beraberinde getirmiştir. Yakın geçmişe kadar alışıla gelmiş elektrik enerjisi üretim yöntemleri ile karşılaşıldığında çok pahalı olarak değerlendirilen fotovoltaik güç sistemleri, artık yakın gelecekte güç üretimine katkı sağlayabilecek sistemler olarak değerlendirilmektedir. Özellikle elektrik enerjisi üretiminde hesaba katılmayan ve görünmeyen 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 (0.5-1V dolayında) olduğundan, arzulanan gerilime uygun olacak sayıda güneş pili seri olarak bağlanır. Seri bağlı pillerin oluşturduğu birime PV modülü adı verilir. PV modüllerin laminasyonu genellikle güneş pillerinin ön yüzeyinde yüksek optiksel geçirgenliğe sahip cam ve arka yüzeylerinde EVA (ethlene viny acetate) kullanılarak geçirgenleştirilir. Ayrıca camı korumak ve sistemi daha kullanılabilir, sağlam bir yapıya sokmak için modül, metal çerçeve ile çerçevelenir. Modüler yapının kullanım kolaylığı yanında, büyük bir üstünlüğü de, güç gereksinimine uygun olarak değişik boyutlarda fotovoltaik örgülerin (PV Array) kurulmasına uygun olmalarıdır. Yakın geçmişe kadar alışıla gelmiş elektrik enerjisi üretim biçimleri ile karşılaştırıldığında çok pahalı olan PV sistemlerinin kullanımı yalnızca iletişim, uzay çalışmaları gibi özel uygulama alanlarında sınırlı kalmıştır. Son yirmi yılda PV teknolojilerindeki gelişmelere ve PV pazarının büyümesi ile birlikte maliyetler dede bir düşüş eğilimi gözlenmeye başlanmıştır. Bu gün gelinen durumda, PV güç üretiminin yılda %25-%30 dolayında artacağı tahmin edilmektedir. Ancak bu gün PV kurulu gücün, dünya güç gereksiniminin yalnızca yüz binde dört kadarı olduğu gerçeği göz ardı edilmemelidir. Bu payın 2010 yılında %0.13 dolayına ve 2020 de %1 ve 2030 ile 2050 yılları arasında %5 ile %10 dolayında bir değere ulaşılacağı beklenmektedir.

10

1997 de PV Pazar hacmi 120 MW’tın üzerinde gerçekleşirken, üretim kapasitesi buna cevap vermekte zorlanmaktadır. Bu gün PV sektöründe, üretilen modüllerin yaklaşıkça %90 kadarını silisyum kristalini taban alan sistemler oluşturmaktadır. PV modül üretiminin çoğunluğu ABD (%44), Japonya(%20) ve, Avrupa (%27) olarak bölüşürken %9 kadar bir bölümü de diğer ülkelerce gerçekleştirilmektedir. Artan ihtiyaca karşılık olarak hızla büyüyen PV pazarının iş kapasitesi 1milyar dolar/yılı geçmiş bir durumdadır. 2010 yılı itibari ile ABD fotovoltaik endüstrisi 60 milyon dolarlık bir kapasite hedeflemektedir. Güneş pilleri üretiminde elektronik endüstride kullanılmayan (off-cut) silisyum malzeme kullanılmaktadır. Ancak bu kaynak, artan sistemi karşılamakta zorlanmaktadır. Bu nedenle, örneğin Japonya’nın önümüzdeki iki yıl için hedeflediği 70 000 çatıya PV sistemi programını gerçekleştirebilmesi için PV sistemi için kaliteli silisyum üretecek bir fabrikayı kurması beklenirken, Avrupa’nın da bunu izleyeceği sanılmaktadır.

Güneş Pili TürüTipik Modül Verimliliği %

Maksimum Güneş Pili (Maksimum 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 17.7

Tablo 4.1: Fotovoltaik modül verimlilikleri

Bunların yanında, kararlılığı ispatlanmış kristalli silisyum malzemenin ince film formunda kullanılması çalışmaları da önemli gelişmeler kaydetmiş olup, yakın gelecekte adaylar arasına girme yolundadır.

4.3.Güneş Pillerinin Yapısı Ve Çalışması

Günümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucu diyotlar gibi güneş pilleri de, yarı-iletken maddelerden yapılırlar. Yarı-iletken özellik gösteren birçok madde arasında güneş pili yapmak için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir.

Yarı-iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir. Katkılama, saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır. En yaygın güneş pili maddesi olarak kullanılan 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, fosforun fazla

11

olan tek elektronu 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, bor gibi) 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" 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 tipi yarıiletkenler biraraya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel bakımdan nötrdür. Yani P tipinde negatif enerji seviyeleri ile hol sayıları eşit, n tipinde pozitif enerji seviyeleri ile elektron sayıları eşittir. PN eklem oluştuğunda, N tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, P tipine doğru akım oluştururlar. Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder.

PN tipi maddenin ara yüzeyinde, yani eklem bölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında pozitif yük birikir. Bu eklem bölgesine "geçiş bölgesi" ya da "yükten arındırılmış bölge" denir. Bu bölgede oluşan elektrik alan "yapısal elektrik alan (Ey)" olarak adlandırılır.

Aşağıda PN eklemin oluşması şekillerle gösterilmeye çalışılmış elektron ve hol akım yönleri gösterilmiştir.

Şekil 4.2 :PN eklemin oluşması

Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır.

12

Şekil 4.3 : Elektron ve hol akım yönleri

Yarıiletkenler, bir yasak enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur. Bu bandlar valans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar. Bu yasak enerji aralığına eşit veya daha büyük enerjili bir foton, yarıiletken tarafından soğurulduğu zaman, enerjisini valans banddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandına çıkmasını sağlar. Böylece, elektron-hol çifti oluşur.

Bu olay, pn eklem güneş pilinin ara yüzeyinde meydana gelmiş ise elektron-hol çiftleri buradaki elektrik 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 iç kısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektron-hol çiftleri oluşturulmaktadır. Fakat gerekli elektrik alan olmadığı için tekrar birleşerek kaybolmaktadırlar.

4.4.Güneş Paneli

Güneş panelleri birleştirilmiş güneş pillerinden oluşur ve güneş enerjisini direkt olarak elektriğe çevirirler. PV (Fotovoltaik) hücreler yarı iletken silikon malzemeden üretilmektedirler. Güneş panellerinin yapısında bir yarı iletken olan “silisyum” elementi bulunur. Güneş ışığı bu maddeler tarafından emildiği zaman, elektronlar bulundukları atomlardan ayrılarak madde içinde serbest kalırlar. Böylece bir elektrik akımı oluşur. Işığın (fotonların) elektriğe (voltaj) dönüşümüne fotovoltaik adı verilir. Paneller, gölgeli havalarda bile önemli miktarda elektrik enerjisi üretebilmektedir. Güneş panelleri çok sayıda güneş hücresinin birbirine paralel veya seri bağlanarak bir yüzey uzerine monte edilmesiyle oluşur.

13

4.5.Güneş Pili Sistemlerinin Çalışma Şeması

4.6.Güneş Pili Yapımında Kullanılan Malzemeler

Günümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucu diyotlar gibi güneş pilleri de, yarı-iletken maddelerden yapılırlar. Yarı-iletken özellik gösteren birçok madde arasında güneş pili yapmak için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir.

Yarı-iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir. Katkılama, saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır. En yaygın güneş pili maddesi olarak kullanılan 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, fosforun fazla olan tek elektronu 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, bor gibi) 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" ya da "alıcı" katkı maddeleri denir.

P ya da n tipi ana malzemenin içerisine gerekli katkı maddelerinin katılması ile yarıiletken eklemler oluşturulur. N tipi yarıiletkende elektronlar, p tipi yarıiletkende holler çoğunluk taşıyıcısıdır. P ve n tipi yarıiletkenler biraraya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel

14

bakımdan nötrdür. Yani p tipinde negatif enerji seviyeleri ile hol sayıları eşit, n tipinde pozitif enerji seviyeleri ile elektron sayıları eşittir. PN eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akım oluştururlar. Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder. PN tipi maddenin ara yüzeyinde, yani eklem bölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında pozitif yük birikir. Bu eklem bölgesine "geçiş bölgesi" ya da "yükten arındırılmış bölge" denir. Bu bölgede oluşan elektrik alan "yapısal elektrik alan" olarak adlandırılır. Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır.

Yarı iletkenler, bir yasak enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur. Bu bandlar valans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar. Bu yasak enerji aralığına eşit veya daha büyük enerjili bir foton, yarıiletken tarafından soğurulduğu zaman, enerjisini valans banddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandına çıkmasını sağlar. Böylece, elektron-hol çifti oluşur. Bu olay, pn eklem güneş pilinin ara yüzeyinde meydana gelmiş ise elektron-hol çiftleri buradaki elektrik 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 iç kısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektron-hol çiftleri oluşturulmaktadır. Fakat gerekli elektrik alan olmadığı için tekrar birleşerek kaybolmaktadırlar.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 halinde dilimlenen Tekkristal Silisyum bloklardan üretilen güneş pillerinde labaratuvar şartlarında %24, ticari modüllerde ise %15'in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme silisyum bloklardan dilimlenerek elde edilen Çokkristal Silisyum güneş pilleri ise daha ucuza üretilmekte, ancak verim de daha düşük olmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında %18, ticari modüllerde ise %14 civarındadır.

B)Galyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemli GaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir. GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır.

İnce Film:

A)Amorf Silisyum: Kristal yapı özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim %10 dolayında, ticari modüllerde ise %5-7 mertebesindedir. Günümüzde daha çok küçük elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başka önemli uygulama sahasının, binalara entegre yarısaydam cam yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahmin edilmektedir. B)Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çokkristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde %16, ticari tip modüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir.

15

C)Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çokkristal pilde laboratuvar şartlarında %17,7 ve enerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip bir modülde ise %10,2 verim elde edilmiştir.

D)Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler: Gelen ışığı 10-500 kat oranlarda yoğunlaştıran mercekli veya yansıtıcılı araçlarla modül verimi %17’nin, pil verimi ise %30’un üzerine çıkılabilmektedir. Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden Bu çokkristal pilde laboratuvar şartlarında %17,7 ve enerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip bir modülde ise %10,2 verim elde edilmiştir.

Çok kristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde %16, ticari tip modüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir. Kristal yapı özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim %10 dolayında, ticari modüllerde ise %5-7 mertebesindedir.

Günümüzde daha çok küçük elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başka önemli uygulama sahasının, binalara entegre yarısaydam cam yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahmin edilmektedir. Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemli GaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir.

GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır. Önce büyütülüp daha sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar halinde dilimlenen Tekkristal Silisyum bloklardan üretilen güneş pillerinde laboratuvar şartlarında %24, ticari modüllerde ise %15’in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme silisyum bloklardan dilimlenerek elde edilen Çokkristal Silisyum güneş pilleri ise daha ucuza üretilmekte, 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 Si güneş pillerinin yerini alabilecek verimleri aynı ama üretim teknolojileri daha kolay ve daha ucuz olan güneş pilleri üzerinde de son yıllarda çalışmalar yoğunlaştırılmıştır.

Bunlar; fotoelektrokimyasal çok kristalli Titanyum Dioksit piller, polimer yapılı Plastik piller ve güneş spektrumunun çeşitli dalgaboylarına uyum sağlayacak şekilde üretilebilen enerji band aralığına sahip Kuantum güneş pilleri gibi yeni teknolojilerdir.

4.7.Güneş Pili Sistemlerinin Projelendirilmesi

Güneş pili sistemlerinin projelendirilmesi büyük önem taşımaktadır. Konu az bilindiğinden, gerekli literatürlerin az oluşundan teknik altyapısı bulunan kişilerde dahi projelendirmede güçlük yaşadıkları görülmektedir. Sistem oldukça basittir. Ancak bazı temelleri kavramak gerekir.

Dünya yüzeyine düşen güneş enerjisi , güneşin en tepede olduğu zamanda, bulutsuz temiz bir günde  ve 25 C sıcaklıkta 1.000 Wpeak /m2 olarak ölçülmüştür. Dünya yüzeyine düşen bu enerjinin, kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürülmesi, güneş pilleriyle mümkündür. Verimleri bugünkü teknoloji ile % 15 civarındadır. Dolayısıyla 1 m2 alandan yaklaşık yukarıda belirtilen şartlar doğrultusunda 150 Wpeak üretmek mümkündür.Ancak güneşin daha az olduğu kış dönemlerinde veya bulutlu olduğu dönemlerde, dünyaya düşen radyasyon miktarı azalır.

16

Dolayısıyla üretilen enerji azalır.Aynı şekilde kuzey yarımküre için, güneşi, kuzey bölgelerine göre daha fazla gören güney bölgelerinde üretilen elektrik enerjisi miktarı artış gösterecektir.

Bu noktada, meteoroloji istasyonlarının yılar boyunca yaptığı güneş radyasyonu verileri dikkate alınarak bölgelerin güneş haritası çıkarılmıştır. Güneş radyasyonu, sadece enlemle bağıntılı olmayıp, bölgenin yüksekliği, coğrafi yapısıyla hatta hava kirliliğiyle bile bağlantılı olduğu gözlemlenmiştir. Türkiye için yaz ve kış sezonu ortalaması güneşlenme süresi 3.5 saat olarak çıkartılmıştır. Güneşlenme süresi, bir tam gün içinde 1000 W/m2  değerini alabileceğimiz toplam saat miktarını vermektedir. Dolayısıyla, bir günde tüm meteorolojik veriler doğrultusunda, senelik gün ortalaması bir metrekare için 3.500 W/m2/gün olabilmektedir. Bu değer kışın 2.000 W/m2/gün  bile altına inebileceği gibi, yaz mevsimlerinde bölgeye bağlı olarak 5.500 W/m2/gün, hatta üstü olabilmektedir. Burada güneş pillerinin, güneşe belirli bir açıyla yönlendirilmesi gereği unutulmamalıdır. Güneş pillerinin verimi % 15 olduğundan, Türkiye ortalaması 3.500 W/m2/gün  faydalanabilir elektrik enerjisi üretimi günde ancak 525 W/m2 yaklaşık değerlerinde olabilmektedir. 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 kışın güneş radyasyon değerinin 2.000 W/m2/gün değerine düşebildiği, yazın 5.500 W/m2 değerine yükselebildiğidir. Dolayısıyla aynı mantıkla kışın 2.000 W/m2 x % 15 = 300 W/m2/gün veya 5.000 W/m2 / 300 W/m2 = yaklaşık 17 m2 güneş pili gerekirken, aynı enerji için yazın 6 m2

yeterli olabilmektedir. Aradaki bu fark yaz ve kış aylarında, güneş pillerinin güneşe bakış açılarının 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 kullanıma göre 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 m2 değerini seçeceğiniz inverter'e göre en az 0,9 ?a bölün.

F)Diğer kablolama ve sistem kayıpları için, sisteme bağlı olarak bulduğunuz değeri ortalama 0,90- 0,95'e bölün.

G)Bulduğunuz değer, güneş pilleri sisteminin gereken m2 sini verecektir.

H)Örneğin Siemens Solar SP 75 modülleri 75 Wp üretip, yaklaşık 0,50 m2 net yüzey alanı kaplamaktadır.

I)Güneş pili sistemi yardımcı ekipmanlarını, şarj kontrolörü, akü kapasitesini vs gibi sistemleri projelendirin.

17

4.8.Güneş Pillerinin Seri Ve Paralel Baplanması

Tek bir güneş pilinden elde edilecek güç çıkışı bizim için hiçbir zaman yeterli olamayacaktır. Bu durumda güneş pilleri seri veya paralel olarak bağlamak gereklidir.

Güneş pillerinin voltajını arttırmak için güneş pilleri panelde seri bağlanırlar. Bu işlem , bir güneş pilinin ön ( üst ) yüzü ( N-tip silikon ) ile diğer güneş pilinin arka ( alt) yüzünün ( P-tip silikon ) bağlanması ile gerçekleştirilir. Seri bağlanmış güneş pilleri ile oluşturulan paneldeki gerilim yaklaşık olarak , paneldeki pil sayısı ile 0.5 V’ un  ( bir pilde oluşan gerilim ) çarpılması ile elde edilebilir.

Akımı arttırmak için ise güneş pilleri paralel bağlanır. Burada ise ön yüzle ön yüz , arka yüz ile de arka yüz arasında bağlantı sağlanır. İstekler doğrultusunda değişik seri ve paralel kombinasyonlar uygulanarak panelin akım-gerilim karakteristikleri ayarlanabilir.Güneş pilleri birbirleri ile gerekli şekilde bağlandıktan sonra ısıya karşı dayanıklı ince bir tabaka ve sızdırmazlık elemanlarının monte edilmesi ile elde edilen yapıya modül adı verilir.30 - 40 güneş pilinin seri bağlanması ile oluşturulan bir modülden , açık ve güneşli bir günde yaklaşık olarak 33 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 bağlanarak istediğimiz 12 V’ luk ( değişmedi ) güç çıkışını alabiliriz. Eğer ihtiyacımız olan daha fazla gerilim ise , bu sefer modüller seri bağlanarak ihtiyacımızı karşılayabiliriz.

Çoğu imalatçı , her güneş pilini birden fazla bağlantı noktası ile üretir. Bunlar seri veya paralel akım yollarını oluşturan bağlantı noktalarıdır. Bu şekilde üretim yapılmasının sebebi ise ; panelde yer alan herhangi bir güneş pilindeki hasar veya kırılma durumunda devre açılmış olur ve panelden güç alabilmemiz mümkün değildir. Bu durumda hasar gören güneş pilindeki bağlantılar kesilir ve  buradaki bağlantılar komşu güneş pilinde yer alan fazla bağlantı noktalarından birisine kurularak devre yeniden kapanır. Böylece panelden herhangi bir zaman ve masraf kaybı gerçekleşmeden yeniden güç alabiliriz.

Paket güneş modülleri , kolay taşınabilir ve kolay kurulabir olmalıdır. Bu yüzden modüller kolay taşıma ve koruma için alüminyum çerçeve ile monte edilirler. Çünkü kurulacakları yerler genellikle çatı veya dağ etekleri gibi dış ortamlardır. Bütün modüller rüzgar , yağmur ve kar yağışı gibi doğal olaylara dayanabilecek şekilde üretilmelidir. Ayrıca güneş modüllerinin en önemli özelliklerinden birisi de şüphesiz ki ömür faktörüdür. Bir modülün ömrü en az 20 yıl olmalıdır ki kendisini amorti edip kara geçirebilsin.

18

5.GÜNEŞ PİLİ YAPIMINDA KULLANILAN MALZEMELERİN SINIFLANDIRILMASI

A)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)

C)3.Nesil Piller

1)Yüksek Verimli Çok Kavşaklı Tandem Güneş Pilleri 2)Sıcak Elektron Dönüştürücülü Güneş Pilleri 3)Kuantum Parçacıklı Güneş Pilleri

19

6.PV ÇEŞİTLERİ VE MATERYALLER

PV üretiminde dünya genelinde kristal-silikon teknolojisi en çok rağbet gören teknoloji durumundadır. Fakat yapılan çalışmalar ve araştırmalar bu teknolojiye alternatif olacak yeni üretim teknikleri ve materyaller bulma yolunda ilerlemektedir. İnce-Film (Thin-Film) teknolojisinin daha ince tabakalar halinde olması ve kullanım alanlarının daha çeşitli olması gibi etkiler bu konuda yapılan araştırmaları artırmaktadır. Ayrıca maliyeti düşürmek için organik güneş pili teknolojilerine yönelik olan çalışmalar hızlanmıştır.

Bütün bu tekniklerin yanı sıra, üretim tekniklerinde kullanılacak farklı materyallerin kullanımı da incelenmektedir. Kristal-Si teknolojisinde tekli ve çoklu silikon kullanımı ya da ince-film teknolojisinde kullanılan farklı türde materyaller (a-Si, CIS, a-Si/c-Si, CdTe vs) ticari alanda kullanılan materyaller olarak gösterilebilir.

A) 1.Nesil Güneş Piller(Kristal Silikonlu Piller)

2004 yılında uygulanan PV sistemlerin (1GW ve üzeri) %94 ü bu teknoloji kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 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 kristalli silisyum külçeleri ince “wafer”lar olarak kesilir. Daha sonra bu “wafer”lar üzerinde, fosfor ve bor atomları eklenmiş katmanlar (N-tipi katman ve P-tipi katman) oluşturulur. Güneş pilinin silikon 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 direncini düşürmesini 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. Elektriksel özellikleri hemen hemen tek kristalli hücrelerle özdeştir. Kristalin kalitesi damarların kalınlıklarıyla doğru orantılıdır. Damarlar arasındaki süreksizlik iletimde engelleyici rol oynar. Çok kristalli silisyum üretim teknolojileri daha az enerji gerektirir, yani maliyet tek kristalli hücre baz alındığında düşüktür. Buna rağmen çok kristalli yapının verimi tek kristalli yapının verimine göre daha düşüktür. Ancak bahsedildiği gibi maliyetinin az olması onu daha fazla alanda kullanışlı hale getirmiştir.

3)Wafer Temelli Kristal Si Teknolojisi(HIT)

PV’ nin daha ekonomik olması yani daha az materyal kullanılma isteği araştırmaları ince tabakalar halinde üretilen bu teknolojiye kaydırmıştır. Bu teknoloji tabaka (wafer) olarak elde edilen silikon malzemenin ayrık güneş pili hücreleri üretilmesinde ve daha sonra bu hücrelerin elektriksel olarak bağlanmasına dayanır. Üç ya da daha fazla tabakanın oluşturduğu 300 µm kalınlığında üretilen bu materyallerin esnek olması istenilen birçok uygulama kullanılabilirlik sağlamaktadır. Fakat 100 µm kalınlığındaki bu tabakaların üretilmesi (mekanik kırılganlıklarının fazla olması, kesim işlemlerindeki sıcaklığın etkisi) ve taşınması gibi dezavantajları da bulunmaktadır.

20

Kristal Si teknolojilerinin dönüştürme verimi yavaş da olsa düzenli bir biçimde gelişme göstermektedir. Bu teknoloji ile üretilen sistemlerin verimliliği şu an en düşük %10, laboratuar ortamlarında 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 malzeme kullanarak PV üretim teknolojisidir. Bunun sonucu olarak PV üretim maliyeti düşürülebilmektedir. Ayrıca bunun yanında seri üretime yatkınlığı, hücreler arası daha basit elektriksel bağlantılara imkan vermesi ve büyük ebatlarda üretime yatkınlığı gibi avantajlarından dolayı uzun dönem içerisinde kristal silikon (c-Si) üretim teknolojilerine göre üretim maliyetinin düşürülmesini mümkün kılacak bir teknoloji olarak görülmektedir.

1)Kadmiyum Tellür (CdTe) Güneş Pilleri:

Periyodik tabloda II. grupta bulunan kadmiyum elementi ile VI. grubunda bulunan tellür elementinin bir araya getirilmesi ile oluşan yarı iletken kadmiyum tellürün oda sıcaklığında yasak enerji aralığı Eg= 1,5 eV dir. Bu değer ise güneş spektrumundan maksimum dönüşüm elde etmek için gerekli olan değere çok yakındır. Hem yüksek ışın soğurma kabiliyeti hem de kolay, düşük masraflı üretim CdTe yarı iletkeninin öne çıkmasını sağlamıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda en ideal şartlarda CdTe hücresinden %16,5 verim elde edilmiştir. Bu teknikle yapılan ticari modüllerden ise alınan en iyi verim %11 civarındadır. Fakat kadmiyum elementinin zehirli olması 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 geniş yüzeylere kaplaması yapılabilir. Bu malzemeyi kristalli silisyum malzemelerden ayıran özellik silisyum atomlarının malzeme içindeki düzenlerinin dağınık, gelişigüzel olmasıdır. Yarı iletken içine duruma göre % 5-12 arası hidrojen katılarak elektriksel özellikler uygun düzeye getirilebilir. Şu an a-Si birçok ticari uygulamalarda özellikle ev içi uygulamalarda sıkça kullanılmaktadır. 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-Si tabakası iki a-Si tabakasını ortasına yerleştirilmiştir. Yüksek verim, işlemlerin 200 0C nin altında gerçekleştirilmesi, enerjinin geri dönüşüm zamanının az olması, maliyetteki azalma gibi önemli avantajlara sahiptir. Yapılan çalışmalar neticesinde Japonya’da veriminin %20,7 değerine ulaştığı görülmüştür .

4)Bakır Indium(CIS) Güneş Pilleri:

Bakır indium güneş pillerinin güneş ışığını soğurma katsayısı yüksektir. Yasak enerji aralıkları güneşin spektrumu ile ideal biçimde olacak şekilde ayarlanabilir. Bu pillerin yasak enerji aralıkları 1,02-1,68 eV civarındadır. CIS malzemesine galyum elementi katılması ile daha yuksek verim elde etmek mümkündür. Bu pillerden çok yüksek verim almak mümkündür(%19,5). Ayrıca esnek malzemeler üzerinde kullanılabilmesi ve dayanıklı olması gibi yararları vardır. Fakat indiumun içermesi sebebiyle üretimin sınırlı olması, karmaşık üretim yöntemleri gibi dezavantajları bulunmaktadır .

21

Mevcut olan teknolojilerin kullanımı, özellikle verim-maliyet oranı göz önüne alınarak seçilmektedir. Şekil.3’te 2004 yılı itibariye PV teknolojilerinin hücre verimleri, modül verimleri ve materyal maliyetleri gösterilmiştir.

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

Tek-Krs

Çok-Krs

a-Si CdTe CIS İnce-Si

Dyes

PV Teknolojisi

Ve

rim

(%)

$0,00

$0,10

$0,20

$0,30

$0,40

$0,50

$0,60

Ma

tery

al M

aliy

eti

($/W

)

Hücre verimi

Modül verimi

Materyal maliyeti

Şekil 6.1: PV teknolojilerinin hücre verimi, modül verimi, maliyeti açısından karşılaştırılması

C) 3.Nesil Piller

Bütün bu teknolojilerin yanı sıra yeni teknolojilere yönelik çalışmalar da bulunmaktadır.gelişen teknolojiler 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 yüzeyine gelen güneş enerjisinin üçte birinden fazlasını elektrik enerjisine çevirebildikleri için bu yönde araştırmalar başlamıştır. 1990’ ların başında yapılan deneylerden elde edilen sonuçlarda “multiple-junction” aygıtından %30 verim alındığı görülmüştür. Sonraki çalışmalarda hücre verimi %40 lara sistem verimi de %30-35 civarına ulaşmıştır. Bu sistemlerin maliyeti çok yüksek olduğundan şu an için uzay çalışmalarında kullanılmaktadır.

22

2)Dye-sensitized hücreler:

Bu hücreleri diğer geleneksel hücrelerden ayıran temel fark ışık emiliminden sorumlu olan elementin(dye) kendi şarj taşıyıcı naklinden yayılmış olmasıdır. Bu tekniğin en önemli avantajı, durum mekanizmasının diğer geleneksel inorganik hücrelerdekinin aksine çoğunluk taşıyıcı naklinden kaynaklanmasıdır. Bu, TiO2 yarıiletkeni içindeki şarj taşıyıcılarında hacim ya da yüzey birleşmesi olmamaktadır. Bu nedenle saf olmayan materyaller ile işleme başlanılmıştır ve işlemlerin yapılması için herhangi bir özel odaya ihtiyaç yoktur. Şimdiye kadar yapılan çalışmalarda %7-11 lik verim elde edilmiştir ve düşük maliyetli fotoelektrokimyasal malzemeler için umut olmuştur. Fakat bu teknikte dayanıklılık süresi ve sıcaklık dayanımının dış ortamlara uygun olmaması gibi sorunlar ortaya çıkmıştır.

3)Organik PV:

Dye-sensitized hücrelerin yanında organik/inorganik hibrit hücreler de mevcutur. Bunları kabaca moleküler ve polimer olarak ayırmak mümkündür. Oldukça yüksek ışık emilimine sahip olan bu materyallerden çok düşük miktarlarda kullanım yeterli olmaktadır. Enerji geri dönüşüm süresi organik hücrelerde daha kısa oluğundan büyük alanlarda kullanımlarda organik hücreler ile inorganik hücreler arasında büyük bir rekabet bulunmaktadır. Organik hücrelerin maliyetinin ucuz olması, farklı materyal seçenekleri, tabaka kalınlığının inorganik materyallere göre daha ince olması gibi önemli avantajları bulunmaktadır. Fakat 1999’dan beri yapılan çalışmalarda bu hücrelerin 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 yüksek enerjili) iki ya da daha fazla elektron delik çifti oluşturmasını sağlar. Teorik olarak %42 lik verim elde edilmiştir.

5)Orta metalli şerit materyaller:

Bu yöntem uzun zamandır süregelen PV hücrelerin dizaynındaki problemleri çözmektedir. Bu yöntem (teorik olarak) enerjisi elektron boşluklarından daha düşük olan fotonların bir banttan diğerine geçişlerde, oluşabilecek birleşmelerden ve bu nedenle materyalde oluşan bozulmaları ince bir metal şerit yerleştirerek engelleyebilmektedir. Teorik çalışmalardan elde edilen verim %46 ye ulaşmıştır.

23

7.GÜNEŞ PİLLERİNDE DÖNÜŞÜMLER

Güneş enerjisinin termal ve elektriksel dönüşümü ile ilgili uygulamalar ve bilimsel çalışmalar son yıllarda küresel ısınma sorunlarının gündeme gelmesi ile birlikte yoğun bir ilgi çekmektedir.

7.1.Elektriksel Dönüşüm

Güneş enerjisinin elektriksel dönüşümünün uygulama aracı olan fotovoltaik pazarı bütün dünyada hızla artmaktadır. Bu artan pazar içinde fotovoltaik pil teknolojisinin izlediği değişimde görülmektedir.Çeşitli güneş pillerinin laboratuar ve modül verimleri üretildikleri yerlerle beraber verilmiştir.

Şekil 7.1 : Fotovoltaik pazarın izlediği değişim

Ancak, bu değerlerin, Türkiye’nin gerçek potansiyelinden daha az olduğu, daha sonra yapılan çalışmalar ile anlaşılmıştır. 1992 yılından bu yana EİE ve DMİ, güneş enerjisi değerlerinin daha sağlıklı olarak ölçülmesi amacıyla enerji amaçlı güneş enerjisi ölçümleri almaktadırlar. Devam etmekte olan ölçüm çalışmalarının sonucunda, Türkiye güneş enerjisi potansiyelinin eski değerlerden %20-25 daha fazla çıkması beklenmektedir.

24

Şekil 7.2 : Fotovoltaik pil teknolojisinin izlediği değişim

Tablo 7.1 : Ticari olarak satılan pillerin cinsleri, laboratuar şartlarında hücre verimleri ve modül halindeki verimleri

Yine fotovoltaik pil teknolojisini, hücre verimi, modül verimi ve maliyet açısından karşılaştıracak olursak:

25

Şekil 7.3 : Fotovoltaik teknolojinin malzeme maliyeti ve verimi açısından karşılaştırılması

Fotovoltaik uygulamalarda, ticari olarak kullanılan silikon teknolojisidir. Son yıllarda ince film CdS/CdTe ve CuInSe2 güneş pillerinin kullanımı giderek artmaktadır. İnce filmlerin elektrokimyasal olarak kaplanması düşük maliyet masraflarıyla yüksek film kalitesini beraberinde getirmektedir.

7.2.Termal Dönüşüm

Güneş enerjili su ısıtma sistemleri termal dönüşüme örnektir. Ülkemizde termal dönüşüm, güneş kollektörlerinin yüzeyleri mat siyah boya ile boyanarak hazırlanmaktadır. Bunlarda profil yüzeylerinin absorpsiyon/emisyon oranı çok küçüktür. Dolayısıyla güneşle ısınan su, hızla radyasyonla ısısını kaybeder. Siyah mat boya ile hazırlanan yüzeylerde boya çatlaması ve korrozyona çok rastlanır. Ömürleri kısadır. Yüksek verimli kollektör yüzeyleri güneş ışığına karşı seçici ve koruyucu kaplamalardan oluşur. Yüksek verimli bir kaplamanın, güneş ışığının 0.3-2 μm dalga boyu aralığında maksimum absorpsiyon (α> 90) değerine, aynı zamanda da radyasyonla ısı kaybının olmaması içinde minimum emisyon (ε<20) değerine sahip olması gerekir. Bu kaplamalar 1 μm’den daha ince filmler olup vakum teknikleri, elektrokimyasal kaplama yöntemleri veya ile hazırlanabilir.

Güneş enerjisinin termal dönüşümü ile yapılan çalışmada İTÜ-KOSGEB ortaklığı ile bakır, alüminyum yada döküm yüzeyler üzerine güneş ışığına karşı seçici ince film yüzeylerin hazırlanması ve bunlarla yüksek verimli kollektör yapımını olşturmaktadır. Güneş ışığını belirli

26

dalga boyları aralığında yüksek değerlerle absorplayan, buna karşılık emisyon değeri küçük, nano filmler bakır ve döküm yüzeyler üzerine elektrokimyasal kaplama yöntemi ile kontrollü bir şekilde hazırlanmıştır. Kullanılacak yöntem patent altında korumalı bir yöntem olup, bu yöntemle bakır ve döküm yüzeyler üzerine kademeli olarak elektrokimyasal kaplamalarla nikel siyahı filmler oluşturulacaktır. Oluşturulan filmlerin yüksek sıcaklığa ve korozyona dayanıklılığı test edilmiştir. Şekil 1’de patenti alınan yüzeyin spektral özellikleri görülmektedir. Avrupa’da vakum tekniğiyle üretilen benzerlerine oranla çok daha dayanıklı ve üretim tekniğinin basitliği nedeniyle de çok daha ucuzdur (Kadırgan, 1981).

Şekil 7.4 : Patenti alınan yüzeyin spektral özellikleri

7.3.Fotovoltaik Dönüşüm

Güneş enerjisinin fotovoltaik dönüşümü üzerine yapılan çalışmaların konusu elektrokimyasal yöntemle kaplanan CdS/CdTe ile CuInSe2 ince film güneş pilleridir. Deneysel çalışmamızda elektrokimyasal 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. Ortamda mevcut olan oksijeni uzaklaştırmak ve sürekli inert ortam sağlamak amacıyla azot gazı atmosferinde çalışılmıştır. Çalışma elektrodu olarak ITO kaplı camlar kullanılmıştır. CdS ince film 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 ölçümler Voltalab impedans spektroskopisiyle yapılmıştır. İTÜ-CSM işbirliği ile hazırlanan CdS/CdTe güneş pillerinin verimleri Tablo 6.2’de verilmiştir (Kadırgan vd., 2000).

27

Tablo 7.2 : CdS/CdTe güneş pillerinin verimleri

CuInSe2 ince filmlerin elektrokimyasal olarak hazırlanmasında deneysel yöntem olarak krono kulometri ve döngülü voltametri yöntemleri kullanılmıştır. CuInSe2 ince filmleri, sabit bir elektrik 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 elde edilen filmlerin XPS ile karakterizasyonu incelenmiştir (Şekil 6.5). Bu çalışmada elektrokimyasal olarak depolanması, bu depolamaya etki eden faktörler, ince filmin oluşma kinetiği ve elde edilen filmlerin yüzey kompozisyonları araştırılmıştır (Kadırgan, Beyhan, 2006).

Şekil 7.5 : XPS analizi

8.FOTOVOLTAİK MODÜL ÜRETİMİ28

8.1.Güneş Enerjisi

Bu yazıda, az yatırım ile fotovoltaik modül üretimi teknikleri ele alınacaktır. Üretim ile ilgili malzemeler, donanım ve üretim aşamaları açıklanacaktır. Böyle bir teknolojinin küçük yerleşim bölgelerine de uygun olacağı vurgulanacaktır. Atölye teknolojisi ile fotovoltaik modül üretimi diye adlandırdığımız bu yöntemin geniş uygulama alanı bulacağından, dünyadaki büyük enerji açığını kapatmada, işsizliği azaltmada ve küçük yerleşim bölgelerinden büyük şehirlere göçü azaltmada olumlu etkileri olacağına dikkat çekilecektir.

Fotovoltaik modül üretiminde işçilik payı toplam maliyetin önemli bir yüzdesini oluşturduğu bilinmektedir. Bu nedenle son yıllarda maliyeti azaltmak amacıyla iki ayrı yönde çalışmalar yapılmaktadır. Bir yandan daha fazla otomasyona doğru gidilirken, diğer yandan da modül üretimini basit yöntemler ile az enerji gereksinmesi olan ucuz insan gücü istihdam edebilen küçük atölyelerde yapmak yönünde gittiği gözlenmektedir. Tam otomasyonlu üretim büyük yatırımlar gerektirdiğinden, gelişmiş ülkelerde ele alınmaktadır. Burada amaç bugünkü 5 dolar Wp olan modül maliyetini ikibinli yıllarda 2 dolar civarına indirmektir.

Fotovoltaik modüller güneş pili (solar cell) adı verilen ve genellikle silikon malzemeden pn jonksiyonlar oluşturularak üretilmektedir. Modüllerin istenilen gerilim ve akım değerleri, pillerin seri ve/veya paralel bağlanılması ile elde edilmektedir. Modül üretiminde şu ana kadar uluslararası bir standartlaşmaya gidilmediğinden, modül ebatları üretici firma tarafından belirlenmektedir. Uygulamaya yönelik enerji kapasiteleri ise; modüllerin seri ve/veya paralel bağlanması ile elde edilen pano (panel) ile sağlanır. Pano kapasiteleri de uygulama gereksinimlerini sağlamıyor ise panoların seri ve/veya paralel bağlanması ile elde edilen dizin (array) diye adlandırılan yapı ile gerçekleştirilmektedir. Pil, modül, pano ve dizin ilişkileri Şekil 1'de gösterilmiştir.

Şekil 8.1 : Güneş pillerinden modül oluşumu

Şekil 8.1'de görüleceği üzere, fotovoltaik enerji sistem yapılarının modüler olduğunu ortaya çıkarmaktadır. Güneş pili ve modül üretimi fabrika veya atölye gibi ortamlarda yapılırken, pano ve dizinler çoğunlukla uygulama yerlerinde monte edilmektedir.

Bu yazıda, küçük yatırım ile fotovoltaik modül üretimi için gerekli malzemeler, gerekli donanım ve üretim aşamaları açıklanacaktır. Modül üretimi atölye ortamında olabileceğinden, küçük yerleşim bölgelerinde de yapılabileceği vurgulanacaktır. Bu tür yatırımlar dünya enerji açığı da göz önüne alınarak değerlendirildiğinde, bir yandan enerji talebine katkı yaparken, diğer yandan da ekonomiye katkı, işsizliği ve büyük şehirlere göçü azaltma gibi olumlu etkilerinin olacağı belirtilecektir.

8.2.Modül Oluşum Aşamaları29

Bir fotovoltaik modülün kesiti Şekil 2'de görüldüğü gibi, birkaç tabakadan oluşmaktadır. Önce; birbirine seri ve/veya paralel bağlanmış güneş pilleri bir fiber yatak üzerine oturtulup, pillerin üzerine ve fiberin altına EVA malzemesinden iki tabaka yerleştirilmektedir. Sonra üst EVA malzemesinin üstüne temiz ve sertleştirilmiş bir cam parçası, alt EVA malzemesinin altına ise bir tedlar tabakası konmaktadır. Daha sonra ise, hazırlanmış olan modül sandviç bir laminasyon fırınına yerleştirilip vakum altında bir müddet pişirilmektedir. Laminasyon sonucu yukarıda adı geçen malzemeler aralarında hiç hava kalmaksızın birbirlerine yapışmaktadır. Laminasyon işlemi sonrası modül dikkatlice soğutulup, çerçeve ve terminal kutusu takıldıktan sonra son testi yapılmakta ve kullanıma hazır hale getirilmektedir.

cam

EVA

piller

fiber yatak

EVA

tedlar

Şekil 8.2: Fotovoltaik modül kesidi

Şekil 8.2'te atölye teknolojisi ile üretilebilecek bir fotovoltaik modül 'ün üretim aşamaları gösterilmiştir. Şekilde görüldüğü üzere birinci aşama, modül ebadı ve güç seçiminin yapılmasıdır. 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 Ap'lik akım değerlerinde bulunabilmektedir. Bilindiği üzere; fotovoltaik pillerin gerilimleri ise pn jonksiyonu ve malzeme cinsinden dolayı 0.45 V civarındadır.

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 laminatör seçilmesi uygun olacaktır. Böyle bir laminatör ise aynı anda en fazla 55x45 cm'lik bir alanı lamine edebilmektedir.

Atölyemizde yukarıda belirtilen laminatörü kullanacak olursak, bu laminatöre 10x10 cm ebadındaki pillerden 20 adet sığacaktır. Her pilin akım kapasitesi 2.2 Ap olduğu ve pillerin seri

30

bağlandığını var sayılırsa, uç gerilimi 9 V ve gücü yaklaşık 20 Wp olan fotovoltaik modüller üretilebilecektir. 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 durumda laminatöre 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 Wp olan bir modül elde etmek mümkün olacaktır.

 Modül Büyüklüğü

ve Güç Seçimi 

 

Üst Cam Kesimive Temizlenmesi

 Pillerin İstenilen

Akımı Vermesi içinEbatlandırılması

 

EVA ve Alt DestekMalzemesinin Kesilmesi

 Üst Yüzey İletken

Şeridinin Lehimlendirilmesi

 

 Pil ve Lehimlerin

Test Edilmesi

 

 Üst Cam, EVA, Piller

ve Alt Destek LevhasınınYerleştirilmesi

 

   

Laminasyon İşlemininYapılması

Modül TestiBağlantı Kutusu Montajı

ve Son Modül Testi

Şekil 7.3: Modül üretim aşamaları.

8.3.Atölye Donanımı

31

Atölye teçhizatında en yüksek maliyeti laminatör tezgahı oluşturmaktadır. Bu cihazın kapasitesi ve laminasyon alanı aynı zamanda atölyenin üretim kapasitesini de belirlemektedir. Tek fazlı elektrik enerjisi ile çalışan laminatörler yukarıda açıklandığı gibi sınırlı üretim kapasitesine sahip olmalarına karşın 3 fazlı ve su soğutmalı olanları 144x78 cm'lik bir modülü veya daha küçük birkaç modülü aynı anda lamine edebilmektedir.

Ancak, amaç atölyeyi elektrik enerjisi sınırlı olan yerleşim bölgelerinde kurmak ise tek fazlı laminatörler 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 bir hava 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 homojen aydınlatılmış bir yüzey ve kısa devre akımı ölçmek için bir cihaz bulunmaktadır. Tezgahta ayrıca görsel denetim için lambalı bir büyüteç bulunmaktadır.

D) Cam Temizleme Tezgahı: Bu tezgahta laminasyon öncesi cam yüzeyler toz, pislik ve yağdan tamamen arındırılır. Böylece laminasyon sonrası modül içinde hava kabarcığı kalmaması garanti edilmektedir.

E) Rulo Malzeme Tezgahı: Bu tezgahta rulo halinde tedarik edilen lehim şeridi, EVA, tedlar ve cam elyaf malzemeleri için özel taşıyıcı ve kesici aletler bulunmaktadır.

F) Modül Test Tezgahı: Bu tezgahta üretilen modüllerin I-V karakteristiği 1.5 güneşlik bir aydınlatma ortamında test edildikten sonra, istenilen uç gerilim ve maksimum akım değerleri ile karşılaştırma yapılmaktadır.

G) Çerçeveleme Tezgahı: Bu tezgahta test edilmiş modüller çerçeveledikten sonra paketlenmeye hazır hale getirilmektedir.

8.4.Yer Gereksinmesi Ve Üretim Kapasitesi

Atölyede bir adet tek fazlı laminatör kullanıldığı takdirde ve şimdiki teknoloji ve yukarıda adı geçen tezgah ve malzemelerle imalat yapılabilmesi için yaklaşık 10x4 m2 = 40 m2'lik bir atölye alanına gereksinme olduğu anlaşılmaktadır. Bu hesapta laminatöre 4 m2'lik bir alan diğer tezgahların her birine, gelen malzeme ve mamul için ayrılacak dörder m2'lik alanlar öngörülmüştür.

20 Wp 'lik bir modülün laminasyon süresi yaklaşık 20 dakika olduğu göz önünde tutularak söz konusu atölyede günde 600 Wp'lik modül üretilebilmesi mümkün görünmektedir. Bugünkü

32

fiyatlarla 100 Wp satış fiyatı 500 dolar dolayında kabul edilirse bu atölye günde 3000 dolar ciro edebilecektir. Öte yandan böyle bir atölyenin bugünkü maliyeti 100000 dolar civarında olduğu belirtilmektedir. Buna göre atölye ürettiği modüllerden % 10 kadar kar edebilirse yatırımı bir yılda karşılayabilecektir.

8.5.Atölye Maliyetleri

Fotovoltaik pil maliyetleri yıllar önce yapılmış olan tahminler doğrultusunda düşmektedir. 2000 'li 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 düşeceği aşikardır.

Atölyeler tek fazlı enerji ile çalışabildiğinden küçük yerleşim bölgelerinde kolaylıkla kurulabilecek ve hatta tesis edilebilecek güneş enerjisi panolarından kendi enerjilerini sağlayabileceklerdir. Bu tür atölyelerin ufak yerleşim bölgelerinde kurulması o bölgelerin enerjisini 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 gibi büyük şehirlere iş bulma maksadı ile açığa çıkan göçü de azaltıcı rolü olacaktır.

9.GÜNEŞ PİLİ YAPIMINDA KULLANILAN YENİ YÖNTEMLER

33

9.1.Güneş Pili Kürecikleri

Şekil 9.1 :Güneş pili küreciklerine bir örnek kürecik modeli.

Sphelar, mükemmel biçimde yuvarlatılmış, 1mm çapında, seri veya paralel olarak bir araya getirilerek hertür cihazda kullanılabilecek güneş pili kürecikleri olarak tanımlanabilir. Kısaca optoelektronik şirketi Japon Kyosemi'nin parlak bir fikri. İlk bakışta esaslı bie değişiklik taşımıyor gibi görünse de, düz olmayan güneş pillerinin pratik etkisi ışığı yakalamak için yüzlerinin hassas biçimde ışık kaynağına yöneltilmek zorunda olmayışıdır. Sphelar adı verilen güneş pili doğrudan veya çevresel ışığı kullanarak elektrik üretebiliyor. Işık nereden gelirse gelsin verimli bir şekilde yararlanıyor. Güneş pili küreciklerinin üretim yöntemi de oldukça verimli. Bir güneş küreciğinin üretimi halihazırdaki güneş pillerinin üretimi için gereken silikondan daha azını gerektiriyor. Güneş kürecikleri, ergitilmiş silikon kristallerinin 14 mete yüksekliğindeki düz bir duvardan yerçekimi etkisiyle aşağıya doğru yavaşça indirilmesiyle oluşuyor. Bu imalat yöntemiyle üretilen küreciklerde, geleneksel güneş pili imalatında aslında yarısı da ziyan edilen toplam silikon miktarının, yarısı kullanılıyor.Dolayısıylada yarı yarıya tasarruf sağlanıyor. Bu yeni günel pillerinin belki de en önemli boyutunu, küreciklerin ihtiyaç duyulan her tür biçimde bir araya getirilebilir oluşu oluşturuyor. Güneş pili kürecikleri, pencere camının içine gömülerek eletrik üretmek dahil, en zor biçimlerde, güneş paneli üretme olasılığı sağlıyor.

9.2.Nanoanten_Yöntemi

ABD Idaho Ulusal laboratuarından araştırmacı Steven Novack elinde özel biçimlendirilmiş iletkenlerin kabartma şeklinde işlenmesiyle oluşturulan nano anten dizilerini içeren plastik levhayı elinde tutuyor.Her bir kare yaklaşık 260 milyon anten içeriyor.

Nano teknoloji alanında araştırma ve geliştirme faaliyetleri genellikle santimetre ölçeğinde yapılmasına karşın, INL patentli imalat süreci, nano boyutlardaki özelliklerin büyük ölçekte üretilebileceğini gösteriyor.Buda herkesi daha yeni araştırmalara yöneltiyor. Idaho Ulusal laboratuarı araştırmacıları, Microcontinuum Şirketi. (Cambridge, MA) ve Missouri Üniversitesinden Patrick Pinhero ile birlikte ortaklaşa olarak, gün batımından sonra da güneş enerjisini toplamayı sürdürebilen ve esnek malzeme üzerine basılarak yardası (91,44 cm) 1 peniye mal olmasını umdukları güneş enerjisini toplamanın yeni bir yöntemini geliştiriyorlar.

34

Şekil 9.2 : Nanoanten yöntemine örnek levha çalışması

Yeni yaklaşım, ince iletken spirallerin plastik levha üzerine basılmasında kullanılan özel imalat yöntemi nedeniyle iki 2007 Nano50 ödülü kazanmış. Levhaya gömülen her bir nano antenin genişliği insan saçının 1/25’i çapında olmasıda ayrı bir hayranlık konusu olmaktadır.

Nano antenler, boyutları nedeniyle enerjiyi gözün gördüğü tayfın dışında kalan, kızılötesi alandan topluyor. Güneş çok miktarda kızıl ötesi enerji yayıyor. Dünyayı yıkayan bu enerji gün batımından saatler sonra da ışıma yoluyla serbest kalmayı sürdürüyor. Nano antenler, enerjiyi hem güneş ışığından hem de yeryüzünden yayılan ısıdan, geleneksel güneş pillerine göre çok daha verimli bir şekilde emmeyi sürdürebilirler.Fizikçi Steven Novack 2007 Kasım ayında Boston’da yapılan Ulusal Nano Mühendisliği Konferansındaki konuşmasında, bu antenlerin geleneksel güneş pillerinin yerini alma olasılığı taşıdığına dair düşüncesini dile getirmişti.Antenleri atom düzeyine indirgemek zor ama yapıldığı taktırde harika sonuşlar verebilecek bir yöntem olduğu kanısında birleşiyor bütün bilim adamları.

Televizyon veya cep telefonumuzdaki çok küçük devreler, enerjiyi antenlere benzer şekilde emerler. Bütün antenler yüksek notaların bardağı kırmasını mümkün kılan kendi kendini güçlendiren bir fiziksel olgu olan “rezonans” yoluyla çalışır. Radyo ve televizyon antenleri, yakalamaları gereken enerjinin dalga boyu nedeniyle büyük olmak zorundadır.Teorik olarak elektromanyetik dalgaları yakalayabilen anten yapımı mühendislerce yapılmış antenden de görebileceği 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 bir gün ağır ve pahalı güneş panellerinin yerini alabilir.Ekibin atom ölçeğindeki spiral anten dizilerini basmanın verimli yolunu bulmaları yıllar almış. Bu kavram yeni olmamasına karşın, Novack nano teknolojinin çıkış yapmasının bunu gerçekten mümkün kıldığını söylüyor.

35

INL takımı antenlerin bir gün folyo veya plastik rulo üretim yöntemiyle basılabileceğini gözünde canlandırıyor. Şimdiye kadar her biri 10 milyon anten içeren 6 inçlik (15,24 cm) dairesel pullar üzerine baskı yapmışlar.İlk başta araştırmacılar antenleri, geleneksel güneş pillerini daha verimli kılmak 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 kullanılabilir enerjinin %20’sinden daha azını elektriğe dönüştürebilirler.

Şekil 9.3 :Nanoanten yöntemininde nanoanten dizileri yerleştirilme şekline örnek bir dizilim

Her bir silikondan yapılmış hücre verimliliklerinin artırılması için alışılmadık malzemelerle kaplanır. İşlenen silikonun tedariki de yalıtımlıdır ve daha pahalıya malolur. Novack nano antenlerin geleneksel güneş pillerine nazaran çok daha verimli ve sürdürülebilir bir seçenek olacağını umduklarını belirtiyor.Takımın hesaplamalarına göre her bir nano anten kullanılabilir enerjinin %80’ini emebiliyor. Devrelerin kendileri birkaç farklı iletkenden oluşuyor ve nano antenler ince, esnek “polyethylene “ gibi ambalaj kaplaması olarak kullanılan plastik malzemelerin üzerine basılabiliyor. Aslında takım ilk antenlerini doğru kalınlığa sahip olduğu için Wall street Journal gazetesinin konulduğu plastik poşet üzerine basmış. Kolayca bulunabilecek malzemeler hızlı imalata başlamayı odaklandıklarını söyleyen Novack, amaçlarının nano antenleri ucuz fiyatlı halılar kadar ucuza yapmak olduğunu vurguluyor.İyi ayarlanmış ince yapılar Nano güneş anteni paneli yapmanın gerçek hilesi onların taşımaları gereken özelliklerin öngörülerek fabrikada basılmadan önce tasarımda mükemmelleştirilmesidir.

Titreşen bir antenin fiziğiyle çalışmak göreceli olarak kolay olmasına karşın, çok sayıda anten bir araya getirildiğinde karmaşık etkileşimler oluşmaya başlar. Kızılötesi ışığın doğru frekansı çarptığında, antenler, malzeme üzerinde beklenmedik etkiler oluşturan yüksek elektromanyetik alan da üretirler.Sonuçta araştırmacılar, mevcut antenlerin malzeme ve şekillerini en verimli şekilde nasıl ince ayar yapabileceklerini görmek için ince yapılardaki rezonansın bilgisayar modelini geliştiriyorlar.Novack, antenleri görememeleri nedeniyle, bunları modelleyebilmeyi sağlamalarının kendilerini başarılı kılacağını, çünkü onlara müdahale etmelerinin güç olduğunu, küçük ayarlamaların bile büyük farklar oluşturabildiğini belirtiyor.Heyecan yaratan gelecek.Novack, bir gün bu nano anten toplayıcıların taşınabilir bataryaları şarz edebileceğini, evlerin çatılarına kaplanabileceğini belki de polyester kumaşlarla birleştirilip çift taraflı panel

36

olarak, bir tarafının gündüzleri güneşten gelen geniş enerji tayfını, diğer tarafın ise geceleri dünyanın yaydığı dar frekanslı enerjiyi almak üzere tasarlanabileceğini belirtiyor.Nano antenlerin üretimi kolay olmasına karşılık, sürecin iki önemli kısmı henüz tam anlamıyla gelişmiş değil; elektriği saklamak ve aktarmak için gereken kısımlar. Kızılötesi ışınlar nano antenlerde alternatif akım oluşturmasına karşın bu akımın frekansı saniyede on bin milyar (ten thousand billion). Bu saniyede 60 kez salınan akımla çalışan elektrikli aygıtlar için son derece hızlı bir salınım. Bu yüzden ekip salınımı, antenlerle birlikte çok ince kapasitörler gibi dönüştürme aygıtlarını basarak aşağıya düşürmenin yolunu arıyor. INL Mühendisi Dale Kotter, bu noktada söz konusu antenlerin enerjiyi yakalamak için iyi olmalarına karşın onu dönüştürmede iyi olmadıklarını söyleyerek, kısa zaman içinde son derece umut vadeden deneysel araştırmalarının olduğunu vurguluyor.Kotter ve Novack yüksek frekanslı alternatif akımı, bataryalarda saklanmaya elverişli doğru akıma çevirmenin yolunu da araştırıyorlar. Bir ihtimal yüksek hızlı doğrultucuları, özel diyotları her bir spiral antenin ortasına yerleştirerek alternatif akımı doğru akıma çevirmek. Takım, olası çeşitli enerji dönüştürme yöntemlerinin patentlerine de sahip. Onlar yeni nesil güneş enerjisi panellerinin sadece birkaç yıl uzağında olduklarını umuyorlar.

9.3.CIGS Yöntemi

Şekil 9.4 : Honda Soltec Şirketinin Ürettiği CIGS Güneş Paneli

Honda 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 az karbondioksit yayılması nedeniyle daha "çevreci" oldukları belirtiliyor. Bazı bilim adamları CIGS güneş pillerinin geleceğin düşük maliyetli güneş pilleri olabileceğini tahmin ediyorlar. Honda'nın CIGS güneş pilleri en fazla 125 Watt 1kW/m2 çıktı sağlarken, her bir modülün boyutları 1,417mm × 791mm × 37mm ve ağırlığı 14.3 kg. Önerilen satış fiyatının Japonya'da 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. 2006

37

Sonbaharında faaliyete geçen Şirketin halihazırda satışları 61 Milyon Dolar'a ulaşmış.Şirket, Honda Mühendislik Şirketince üretilen güneş pillerinin dağıtım ve servis hizmetini sağlıyor. Honda Şirketi Otomobil üreticileri içinde güneş enerjisi alanında faaliyet göstermeye başlayan ilk şirket. Ucuz ve oldukça verimli CIGS güneş pili üretimi alanında, Honda'nın yanısıra Daystar, Global Solar, HelioVolt, Konarka, Miasole, and Nanosolar Şirketleri üretimde bulunuyor.

9.4.Boya Ve Titanyum Esaslı Güneş Pilleri

Şekil 9.5 :Organik Boya Ve Titanyum Esaslı Güneş Pillerinin Çalışma Şeması

38

Şekil 9.6 : Organik boya esaslı nano-kristal yapılı ince film güneş pillerinin yapısı

Şekil 9.7 : Organik boya esaslı nano-kristal yapılı ince film güneş pillerinin üretimi

39

Şekil 9.8 : Modül üretimi

Şekil 9.9 : Organik güneş pili paneli

40

10.GÜNEŞ PİLİ SİSTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI

Bu sistemlerde yeterli sayıda güneş pili modülü, enerji kaynağı olarak kullanılır. Güneşin yetersiz olduğu zamanlarda yada özellikle gece süresince kullanılmak üzere sistemde akümülatör bulundurulur. Güneş pili modülleri gün boyunca elektrik enerjisi üreterek bunu akümülatörde depolar, yüke gerekli olan enerji akümülatörden alınır. Akünün aşırı şarj ve deşarj olarak zarar görmesini engellemek için kullanılan regülatör ise akünün durumuna göre, ya güneş pillerinden gelen akımı yada yükün çektiği akımı keser. Şebeke uyumlu alternatif akım elektriğinin gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir inverter eklenerek akümülatördeki d.a. gerilimi, 220 V, 50 Hz.’lik sinüs dalgasına dönüştürülür. Benzer şekilde, uygulamanın şekline göre çeşitli destek elektronik devreler sisteme katılabilir. Bazı sistemlerde, güneş pillerinin maksimum güç noktasında çalışmasını sağlayan maksimum güç noktası izleyici cihazı bulunur.

Güneş pili sistemi uygulamaları iki ana gruba ayrılabilir:

1)Şebeke bağlantılı sistemler

2)Şebekeden bağımsız sistemler

10.1.Şebeke Bağlantılı Güneş Pili Sistemlerinin Yapısı Ve Özellikleri

Şebeke bağlantılı güneş pili sistemlerin gücü, birkaç kW’ tan birkaç MW’lara kadar değişebilmektedir. Şebeke bağlantılı güneş pili sistemleri yüksek güçte,santral boyutunda sistemler şeklinde olabileceği gibi daha çok görülen uygulamalar ise binalarda küçük güçlü uygulamalar şeklindedir. Bu tür sistemler, iki ana gruba ayrılır.

İlk tür sistem, temelde bir yerleşim biriminin mesela, bir konutun elektrik ihtiyacını karşılar. Bu sitemlerde, üretilen fazla enerji elektrik şebekesine satılır. Yeterli enerjinin üretilmediği durumlarda şebekeden enerji satın alınır. Böyle bir sistemde enerji depolaması yapmaya gerek yoktur, yalnızca üretilen d.a. elektriğin, a.a. elektriğe çevrilmesi ve şebeke uyumlu olması yeterlidir.

İkinci tür şebekeye bağlı güneş pili sistemleri kendi başına elektrik üretip, bunu şebekeye satan büyük güç üretim merkezleri şeklindedir. Bunların büyüklüğü 600-700 kW’ tan MW’ lara kadar değişir.

Şekil 10.1 : Şebekeye elektrik veren güneş pili (PV) sistemi

41

10.1.1.Şebeke Bağlantılı 4,8 KW Güneş Pili Sistemleri

Güneş pilleri şebekeden bağımsız sistemler olarak kullanılabileceği gibi mevcut elektrik şebekesine bağlı olarak da kullanılabilirler. Enerji maliyetinin pahalı olması nedeniyle güneş pilleri genellikle şebekeden uzak yerlerdeki küçük güçlerin enerji talebinin karşılanmasında kullanılmıştır. Son yıllarda ise özellikle gelişmiş ülkelerde şebekeye bağlı güneş pili uygulamaları yaygınlaşmaktadır. Bu kapsamda EİE Didim Güneş ve Rüzgar Enerjisi Araştırma Merkezi'ne 4,8 kW gücünde şebeke bağlantılı güneş pili sistemi kurulmuştur.

Şekil 10.2 : Şebeke bağlantılı 4.8 kw güneş pili sistemi

10.1.2.Şebeke Bağlantılı 1,2 KW Güneş Pili Sistemleri

Şebeke bağlantılı sistemlerin demonstrasyonu amacıyla 1,2 kW gücünde bir şebekeye bağlı güneş pili sistemi de EİE Yenilenebilir Enerji Kaynakları Parkı’na tesis edilmiştir.

Şekil 10.3 : Şebeke bağlantılı 1.2 kw güneş pili sistemi

42

10.2.Bağımsız Güneş Pili Sistemlerinin Yapısı Ve Özellikleri

FV sistemlerinin en tipik ve en yaygın kullanım şekli, yerleşim yerlerinden uzak yörelerde enerji gereksinimini karşılayan bağımsız (stand - alone) sistemlerdir. Bu sistemler birkaç watt’tan birkaç yüz kW’ lara kadar değişebilen güçlerde ve çok çeşitli türlerde yüklerin enerji talebini karşılayabilir.

Bu tür sistemlerde yeterli sayıda güneş pili modülü, enerji kaynağı olarak kullanılır. Güneşin yetersiz olduğu zamanlarda yada özellikle gece süresince kullanılmak üzere genellikle sistemde akümülatör bulundurulur. Güneş pili modelleri gün boyunca elektrik enerjisi üreterek bunu akümülatörde depolar, yüke gerekli olan enerji akümülatörden alınır. Akünün aşırı şan ve deşarj olarak zara görmesini engellemek için kullanılan kontrol birimi ise akünün durumuna göre, ya güneş pillerinden gelen akımı yada yükün çektiği akımı keser. Şebek uyumlu alternatif akım elektriğin gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir inverter eklenerek akümülatördeki d.a. gerilim 220 V 50 Hz’ lik sinüs dalgasına dönüştürülür. Benzer şekilde, uygulamanın şekline göre çeşitli destek elektronik devreleri sisteme katılabilir. Şekilde şebekeden bağımsız bir güneş pili enerji sisteminin şeması verilmektedir.

Şekil 10.4 : Güneş pili sistemi işleyiş şeması

Küçük bir FV sistemi Şekilde gösterilen bölümlere ayrılabilir. FV levhalar güneş enerjisini direkt olarak elektrik enerjisine dönüştürürler. Tipik bir levha güneşli açık havada 12 volt, 10 Amper kadar, yani 120 Watt elektrik üretebilir. Elde edilen gerilimi arttırmak için levhalar seri olarak, akımı arttırmak için ise paralel olarak bağlanırlar. Güneşten maksimum enerjiyi toplayabilmek için FV levhaların gün boyunca en çok güneş gören güney yönüne bakmaları ve bulunan eyleme göre zamana bağlı olarak yatay ile belirli bir eğimde olmaları gerekir. Genel olarak kış aylarında levha yaz aylarına nispeten daha dikey olmalıdır.

43

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 toplanan fazla enerjinin depolanıp bu zamanlarda kullanılması gerekir. Bu amaçla yüksek kapasiteli ( mesela 100 Ah) batarya kullanılır. Genel olarak bir bataryanın ömrünü arttırmak için kapasitesinin %80’den fazla deşarj olmaması gerekir.

FV sistemlerde güneş olduğu zamanlarda bataryaların tamamıyla dolduktan sonra akım almalarını (overcharge) önlemek gerekir. Fazla şarj bataryanın ısınmasına, sıvı kaybına ve batarya ömrünün kısalmasına yol açar. Regülatör, FV levhalar ile bataryalar arasına konur ve bataryaların fazla şarj almalarını önler. İnverter 12 veya 24 voltluk düşük doğru akımı 240 volt alternatif akıma dönüştürür. Çok küçük uygulamalarda inverter yerine düşük gerilim ve doğru akımla çalışan elektrikli cihazlar kullanmak mümkündür.

Bağımsız güneş pili sistemlerinin kullanıldığı tipik uygulama alanları :

1-Radyolink istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri

2-Petrol bor hatlarının katodik koruması, metal yapıların (köprüler, kuleler vb.) korozyondan korunması

3-Elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan telemetrik ölçümler, hava gözlem istasyonları

4-Bina içi yada dışı aydınlatma

5-Dağ evleri yada yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılması

6-Tarımsal sulama yada ev kullanımı amacıyla su pompası

7-Orman gözetleme kuleleri

8-Deniz fenerleri

9-İlk yardım, alarm ve güvenlik sistemleri

10-İlaç ve aşı soğutma

11-Güneş enerjisiyle çalışan araçlar

Güneş pili sistemleri en çok iletişim alanında kullanılmaktadır. Radyolink istasyonlarının çoğunlukla elektriği bulunmayan yüksek ve ulaşım sorunu olan yerlerde güneş pili modülleri kullanmak 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 özellikler nedeniyle bu sistemlerin kullanıldığı belirlenmiştir. Kullanılan güneş pili modülleri çoğu kez sistemi destekleyen elektronik bileşenlerden daha güvenilir ve dayanıklı bulunmuştur.

44

Bu bileşenler dikkatle seçilirse PV bir sistemin uzun yıllar sorunsuz ve güvenilir olarak çalışması mümkündür. Tüketiciye yönelik ürünlerin en tipik örneği ise yıllardır ticari ortamda kullanılan güneş pili ile çalışan hesap makineleridir. Bunun dışında, güneş pilliyle çalışan bahçe aydınlatma setleri, taşınabilir lambalar, güvenlik ve alarm ürünleri, kapı zilleri, otomobil havalandırma sistemleri, oto akü şarj cihazları gibi bir çok üründe son yıllarda tüketicilere sunulmuştur.

Şekil 10.5 : Yılara göre tüketim oranları

10.3.Bağımsız Sistemler ile Şebeke Bağlantılı Sistemlerin Karşılaştırılması

Fotovoltaik sistemlerde üzerinde en çok düşünülen konu sistemin ne tip olacağıdır. İlk olarak üzerinde durulması gereken husus şebekeye olan uzaklığıdır. Bataryalı sistemin avantajı enterkonnekte şebekede bir sorun olsa dahi enerji kesintisi söz konusu değildir. Fakat bu tip sistemlerde, maliyet fazladır.

Bataryanın getireceği ek maliyet, bataryanın konacağı yer sorunu ve bakım gereksinimi, sistemin dezavantajlarıdır. Ayrıca bataryaların şarjı için şarj regülatörü gerekmektedir. Modül kapasitesi arttırıldıkça, 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 direk devreye girecektir.

4-Modül sayısı yani çıkış gücü istenildiği zaman arttırılabilir

5-PV sistem tasarlanırken tüketicinin aşırı kullanımına göre modül boyutu belirlenemez. Toplam yükün belirli bir oranım PV tarafından karşılanması yeterlidir.

45

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 düzenli regülasyon ister. Bunu şebekeye bağlı sistemde yapmak için yüksek kalitede elektronik ekipmanlara ihtiyaç vardır. Bu da maliyeti arttırmaktadır. Eğer, az maliyetli ve güvenilir bir sistem 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 kesintisi kötü ve yağışlı havalarda meydana geldiğinden, bu tip ortamlarda da PV sistem elektrik üretemeyeceğinden, bir jeneratör ihtiyacı doğabilir.

46

11.PV SİSTEMLERDE KULLANILAN ELEMANLAR

11.1.PV Sistemlerde Aküler

11.1.1.Temel Özellikleri

Uygulamada PV sistemlerde şu aksaklıklar görülmüştür.

1-Güneş ışığının az geldiği dönemlerde aşırı deşarj

2-Güneşli dönemlerin sonuna doğru aşırı deşarj

3-PV kaynağının az olmasından kaynaklanan ve iç kayıplar nedeniyle daha da ağırlaşan sürekli yetersiz şarjda kalma durumu

4-Özellikle Güneş kuşağı bölgelerinde çevre sıcaklığının yüksek olması bunun sonucunda iç tüketimin ve korozyonun artması, aşırı şarj koşullarının ağırlaşması ve malzemenin daha hızlı yıpranması.

Bu sorunların temel nedenleri şöyle sıralanabilir;

1-İşletme ve bakım yöntemlerinin yetersiz olması

2-Yetersiz şarj kontrol

3-Yetersiz tasarım ve boyutlandırma

4-Akünün durumu hakkında bilgi sahibi olmama

Bu güne kadar, PV sistemlerde kullanılan akülerden verimli sonuçlar alınamamıştır. Bu durumun tipik 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 dayanma

6-Yüksek ve düşük dış devre sıcaklığına dayanma

7-Bakımsız yada az bakımla güvenli çalışabilme

8-Hasar görmeden uzak ve kırsal yörelere taşınabilme

9-Az sayıda alet ve niteliksiz işgücü ile kolaylıkla tesis edilebilme

10-Ev modüllerinin 20 yıllık ömrü süresince güvenilir olarak çalışma

47

11.1.2.Akü İşletimini Geliştirmek İçin Yapılabilecek Çalışmalar

PV tesislerindeki deneyimler mevcut akülerin yaklaşık 8 yıllık bir ömrü ve minimum bakım gerektirme gibi özellikleri yerine getiremediğini göstermektedir. Akünün ömrünü artırmak için daha gelişmiş akü tasarımları gereklidir. Her bir uygulama için, uygun akü seçilmesi ve akünün çalışma şartları, ömrünü uzatacak şekilde optimize edilmelidir. PV sistemlerdeki aküler için yapılan araştırma ve geliştirme çalışmaları, bu pazarın küçük olması nedeniyle sınırlı kalmıştır. PV sistem aküleri toplam akü pazarının ancak % l’ini kapsamaktadır. Bununla birlikte yapılan çalışmalar 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 gelişmeler olmuştur. Bu tür aküler, taşınabilir kaynak olarak kullanılmak için yapılmakta ve toksin metallerin, kurşun, civa ve kadmiyumun akil üretiminde kullanılmasını en aza indirmeyi amaçlayan yasal düzenlemeler tarafından da üretimleri teşvik edilmektedir.

Akü ömrünü arttırmak için yapılabilecek geliştirme çalışmaları arasında şunlar yer almalıdır:

1-Şarj denetiminin aşağıdakiler göz önüne alınarak geliştirilmesi

2-Aşırı şarj eşiklerinde sıcaklık kompanzasyonu

3-Derin deşarj ve aşırı şarj sınırlarının mevsimlik değişmesi

4-Hata durumunda akünün korunması

5-Derin deşarj ısının deşarj akmına göre kompanze edilmesi

6-Akünün yaşlanmasını takip etme

7-Akü hücrelerinin birbirine göre eşitlenmesi

8-Güvenilir akü izleme cihazlarının (şarj durumunun gösterilesi dahil) kullanılması. Kullanıcı izlenen akü verilerinden ve hücrelerin durumundan akünün çalışmasını ayarlayabilir.

9-Optimum boyutlandırma ve seçme

11.2.Fotovoltaik Levhalar (Paneller)

Bir fotovoltaik sistemin en önemli bölümü olan fotovoltaik levhalar güneş enerjisini doğru akım elektrik enerjisine dönüştürürler. Güneş pillerinin bir araya gelmesiyle fotovoltaik modüller elde edilir. Bu modüllerin bir araya gelmesiyle fotovoltaik levhalar oluşturulur. Bu levhalar ise gerekli miktarda kullanılarak fotovoltaik sistem oluşturulur.

Tipik bir fotovoltaik levha güneşli açık bir havada 12 volt, 10 amper kadar yani 120 watt elektrik üretilebilir. Elde edilen gerilimi artırmak için levhalar seri olarak, akımı artırmak için ise paralel olarak bağlanabilirler. Genel olarak küçük uygulamalarda bir veya birkaç tane fotovoltaik levha

48

kullanılmaktadır. Güneş olmadığı zamanlarda bataryalardan daimi akım çekilir ve güneş olduğu zamanlarda batarya şarj edilir. Bataryalar genelde kurşun asit çeşidi olmalarına rağmen, araba bataryalarına kıyasla derin şarj-deşarj özelliklerine sahiptirler. Fotovoltaik sistemlerde fazla enerji depolama maksadı ile genel olarak birden fazla batarya paralel olarak bağlanır ve bu şekilde toplam depolama kapasitesi artırılmış olur.

11.3.Regülatör

Fotovoltaik sistemlerde güneş olduğu zamanlarda bataryaların tamamıyla dolduktan sonra akım almalarını (overcharge) önlemek gerekir. Fazla şarj bataryanın ısınmasına, sıvı kaybına ve batarya ömrünün kısalmasına yol açar. Regülatör, fotovoltaik levhalar ile bataryalar arasına konur ve bataryaların fazla şarj olmalarını önler. Çalışma prensibi olarak regülatör batarya voltajını sürekli kontrol eder, batarya dolunca bataryaya giden akımı otomatik olarak keser.

Bir regülatör seçerken dikkat edilmesi gereken en önemli husus, regülatörün gerekli olan maksimum akıma dayanıklı olmasıdır. Seçilen regülatörün, kullanılan batarya voltajı ile uyumlu olmasına da dikkat edilmelidir.

11.3.1.Zener Diyot İle Regülasyon

Düşük güçlü PV üreteçlerde aküye paralel bağlanmış bir zener diyodu ile akü gerilimi sürekli olarak aynı değer civarında tutulabilir.

11.3.2.Paralel Regülatör

Aküye paralel bağlanan bir transistörün elektriksel geçirgenliği, akü gerilimine veya akü akımına orantılı olarak otomatik ayarlanır.

11.3.3.Seri Regülatör

Paralel tipte olduğu gibi ayarlanır. Ancak paralel tipten farklı olarak, seri transistör devrede sürekli aktif durumda olduğundan belirli bir enerji burada ısıya dönüşerek kayba uğramaktadır.

11.3.4.Süreksiz Çalışan Şarj-Deşarj Regülatörü

Birden fazla modülün paralel bağlı olduğu PV jeneratörlerde, aküye giden şarj akımı, bazı modüllerin devreden çıkarılması veya devreye alınması ile azaltılabilir veya çoğaltılabilir. Aynı şekilde akü şarj seviyesi kritik değerin altına indiğinde de yük devreden çıkartılır. Bu müdahaleler sisteme süreksiz karakterde çalışan bir regülatör vasıtasıyla yapılır.

11.4.İnverter

İnverter 12 veya 24 Volt düşük doğru akımı 240 volt alternatif akıma dönüştürür. Birkaç tane elektrikli cihazı besleyen küçük fotovoltaik sistemlerde inverter yerine düşük voltajlı doğru akımla çalışan elektrikli cihazlar kullanmak daha verimli olabilir. Örneğin, 12 Volt ile çalışan buzdolabı, televizyon, lamba vb. elektrikli cihazlar kullanıldığı takdirde invertere ihtiyaç

49

olmayacaktır. Yalnız düşük voltaj ile çalışan elektrikli cihazlar genelde daha pahalı olup çeşit bulmak da oldukça güçtür

İnverterin çalışma prensibi: D.a gerilimi alır bir veya bir kaç çift transistörden geçirir. Sırasıyla bu transistörlerin tetiklenip bırakılması ile a.a. gerilimi elde edilir. Bir transformatör yardımı ile konutlarda kullanılan 220 volt şebeke gerilimi elde edilmiş olur. Kare dalga inverterler genellikle motorlarda ve el aletlerinde kullanışlıdır. Sinüs dalga inverterler ise diğer elektronik cihazlarda kullanılır. Sinüs dalga inverterler, kare dalga inverterlere göre daha düzenlenmiş ve temizlenmiş bir inverter tipidir, fakat daha pahalıdır. Şekilde 8 kW inverter şeması gösterilmiştir. Fotovoltaik sistemlerde, çıkış dalga şekline bağlı olarak 3 çeşit inverter kullanmak mümkündür.

11.4.1.Kare Dalga İnverter

Bu tip inverterler doğru akımı kare dalgaya dönüştürür. Kare dalga inverter ucuz olup daha çok aydınlatma, soba, motor vb. hassas olmayan elektrikli cihazlar için kullanılır.

11.4.2.Değiştirilmiş Kare Dalga İnverter

Bu 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 İnverter

Bu inverterler tam bir sinüs dalgası üretirler. Bu tip inverterler pahalı olup çok hassas elektronik cihazlarını (örneğin lazer yazıcı,lazer tarayıcı,fotokopi makinası,fax makinası, bilgisayar gibi ) çalıştırmak amacı için kullanılabilir.Bir inverter seçerken dikkat edilmesi gereken en önemli nokta, inverterin daimi ve kısa anlık güç kapasitesidir. Seçilen inverterin, kullanılanı batarya voltajı ile uyumunun sağlanması da dikkat edilmesi gereken bir husustur.

50

12.GÜNEŞ PİLİ SİSTEMLERİNİN EKONOMİSİ

Güneş pili sistemlerinin enerji maliyetini üç önemli etken belirler. Bunlar:

1-Pil verimi

2-Sistemin ilk yatırım maliyeti

3-Sistemin ömrü

12.1.Verim

Pil veriminin maliyet üzerinde doğrudan bir etkisi vardır. Bu verimin artırılmasıyla güneş pili sistemlerinin maliyeti azalacaktır. Daha gelişmiş teknolojiler kullanılarak gelecekte pil verimlerinin %24’ler mertebesine çıkarılacağı umulmaktadır.

12.2.Yalıtım Maliyeti

Güneş pili sistemlerinin işletme ve bakım maliyetleri çok az olduğu için toplam sistem maliyetinin büyük bir kısmını ilk yatırım maliyeti oluşturur. Üretim teknolojisinin geliştirilmesi yüksek verimli pillerin yapılması, modül tasarım ve yapım tekniklerinin geliştirilmesi ile ilk yatırım maliyeti azalacaktır.

Güneş pili sistemlerinin ilk yatırım maliyetleri arasında arazi, tesisat, montaj, inverter ve diğer güç cihazları gibi destek elemanlarının maliyeti yer alır. Destek sistemlerinin maliyeti bir güneş pili sistemini maliyetinin yaklaşık yarısını oluşturduğu için, bu tür maliyetleri azaltmak en az modül maliyetini azaltmak kadar önem taşır.

12.3.Modül Ömrü

Silisyum kristal piller için bu etken fazla önem taşımaz. Çünkü bu pillerde hedeflenmiş olan 30 yıllık ömre ulaşılmıştır. Amorf silisyum ve diğer güneş pili türlerinde zamanla güç çıkışı bozularak azaldığı için ömür daha önemlidir. Modül ömrünün artmasının enerji maliyetleri üzerinde etkisi olacaktır.

Bir güneş pili sisteminin ürettiği enerjinin maliyeti, depolama yapılmadığı zaman 0.3-0.4 $/ kWh arasındadır. Bu maliyetle güneş pili sistemleri, enterkonnekte şebekenin olmadığı veya ulaşımın zor ve pahalı olduğu bölgelerde diğer alternatif enerji kaynakları ile yarışabilir düzeydedir. Bu gibi yerlerde bir kaç kW’a kadar küçük güçteki uygulamalar (iletişim, ilaç-aşı soğutma, su pompası ve aydınlatma gibi), teknolojik açıdan olduğu kadar ekonomik açıdan da kendini kanıtlamıştır.

51

13.GÜNEŞ PİLİ SİSTEMİNİN ÜSTÜNLÜKLERİ

Güneş pilleri dayanaklı, güvenilir ve uzun ömürlüdür. Çalışmaları sırasında bir elektriksel sorun çıkarmazlar ve bozulmazlar. Güneş pili modüllerinin karşı karşıya kalabilecekleri en büyük tehditler, yıldırım düşmesi ve uzun dönemde (yaklaşık 20 yıl) hava koşullarından dolayı aşınmadır.

Güneş pilleri modüler yapıdadır, uygun şekilde düzenlenerek 1V’tan, bir kaç kV’a kadar çıkış verebilirler. Çok küçük güç ihtiyaçlarını karşılayabildikleri gibi, kendi başlarına bir güç santralı olarak da çalışabilirler.

İlk yatırım maliyetlerinin fazla olması güneş pili sistemlerinin en büyük dezavantajıdır. Elektrik şebekesinin olduğu yerlerde güneş pilinin kullanılması ilk anda maliyet açısından uygun olmayabilir. Ancak elektrik şebeke hattı bulunmayan veya elektrik şebeke hattının götürülmesinin pahalıya mal olduğu kırsal yörelerde güneş pillerinin kullanımı daha ekonomik olabilmektedir. Çünkü güneş pili sistemlerinde bir kez yatırım yapıldıktan sonra başka masraf olmamaktadır. Oysa dizel jeneratörler ucuz satın alma fiyatlarına karşılık, yakıt ve bakım maliyetleri nedeniyle uzun dönemde daha pahalıya mal olmaktadır. Genellikle ulaşımın da zor olduğu bu tip kırsal yörelerde, dizel jeneratörlere sürekli yakıt taşımak sorun olabilmektedir. Jeneratörlerin tersine, güneş pilleri bakım gerektirmez, parça değişimleri gibi bir sorunları yoktur.

Güneş pili sistemlerinin en fazla üstünlük gösterdiği alanlardan biriside, tıpkı bütün diğer yenilenebilir enerji kaynaklarında (rüzgar, hidrolik, termal güneş, jeotermal) olduğu gibi çevre açısından olumsuz etkilere sahip olmamasıdır. Halen dünya enerji tüketiminin % 80’ini oluşturan fosil kökenli yakıtlar, neden oldukları asit yağmuru, karbondioksit yayınım gibi dezavantajlarla dünya iklimi için tehlike oluşturmaktadır. Benzer şekilde nükleer enerji de muhtemel kazalar ve radyoaktif atıklar nedeniyle kamuoyunu rahatsız etmektedir. Oysa güneş pilleri, çevre açısından temiz enerji kaynaklarıdır.

Güneş pillerinin yakıtı güneş enerjisidir. Yakıt masrafı yoktur. Çevreyi kirletmezler. İleride dünyayı bekleyen en önemli sorunların global kirlenme ve sera gazı emisyonu olacağı artık bilinmektedir. Petrol türevi tüm yakıtlar sera gazı emisyonu yaparlarken, güneş pillerinin diğer sürdürülebilir enerji kaynaklarında olduğu gibi doğaya hiçbir zararlı etkisi yoktur. Dünya da her konuda olduğu gibi enerjide de merkeziyetçilikten, bireyselliğe yönelim vardır. Her ev, kendi enerjisini çatısına kurduğu güneş pilleriyle karşılayabilir. Böylece iletim ve enerjiyi taşıma maliyetleri ve kayıpları ortadan kalkar. Petrol rezervleri 50 yıl içinde tükeneceği tahmin edilmektedir. Ancak dünyanın enerji ihtiyacı her geçen gün çığ gibi büyümektedir. Dünya, petrol gibi konvansiyonal enerji kaynaklarından, yeni enerjiye geçmek zorundadır. Bu geçiş döneminde petrolün önlenemez fiyat artışlarına şahit olabiliriz. Ancak güneş pili teknolojisinin hammaddesi kumdur. Dünya da çok fazla bulunur. Güneş pili teknolojisi ilerledikçe, hammade sarfiyatı da ince film teknolojisinde olduğu gibi azalmaktadır. Bununla paralel olarak fiyatlarda düşme eğilimindedir. Daha ilerisi için Hidrojen enerjisinin, petrolün yerine geçeceği düşünülmektedir. Ancak Hidrojen bile elektroliz yoluyla yine güneş pillerinden elde edilecektir. Petrol ile yeni enerjinin ve güneş pillerinin birim maliyetlerde fiyat çakışma noktası sanıldığı kadar uzak değidir. Bunun farkında olan gelişmiş ülkelerin hemen hepsi, şebekeye bağlı güneş pilleri sistemlerini destekleyici kanunlar çıkarmış ve uygulamıştır. Almanya hatta İngiltere gibi Türkiye’ye göre güneş fakiri ülkelerde bile, bugün yüz binlerce ev, enerjisini güneşten almaya başlamıştır. Türkiye de bu gelişimlerin gerisinde kalamaz, kalmamalı.

52

14.TÜRKİYENİN GÜNEŞ HARİTASI

Şekil 14.1 : Güneş termik santralı kurulabilecek alanlar

Şekil 114.2 : Güneş termik santralı kurulabilecek alanlar

53

Şekil 14.4 :Türkiye güneş haritası

Ülkemiz, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından birçok ülkeye göre şanslı durumdadır. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak EİE tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir. Aylara göre Türkiye güneş enerji potansiyeli ve güneşlenme süresi değerleri ise:

AYLAR AYLIK TOPLAM GÜNEŞ ENERJİSİ GÜNEŞLENME

(Kcal/cm2-ay) (kWh/m2-ay) (Saat/ay)

OCAK 4,45 51,75 103

ŞUBAT 5,44 63,27 115

MART 8,31 96,65 165

NİSAN 10,51 122,23 197

MAYIS 13,23 153,86 273

HAZİRAN 14,51 168,75 325

TEMMUZ 15,08 175,38 365

AĞUSTOS 13,62 158,4 343

EYLÜL 10,6 123,28 280

EKİM 7,73 89,9 214

KASIM 5,23 60,82 157

ARALIK 4,03 46,87 103

TOPLAM 112,74 1311 2640

 ORTALAMA 308,0 cal/cm2-gün 3,6 kWh/m2-gün 7,2 saat/gün

Tablo 13.1 : Aylara göre toplam güneş enerjisi                                   Güneş enerjisinden; su ısıtmada, konut ısıtmada, pişirmede, kurutmada, soğutmada ve elektrik enerji eldesinde faydalanılır.

Güneş enerjisinin kullanılabilmesi için toplanması gereklidir.  Bu toplama işlemi ısıl (güneş kolektörleri) 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 atomlardan

54

ayrılarak madde içinde serbest kalırlar ve böylece bir elektrik akımı oluşur.  Gelen enerjinin ancak 1/6 oranında bir kısmı elektrik enerjisine dönüşebilir. 

BÖLGE TOP. GÜN. EN.

(kWh/m2-yıl)

GÜNEŞLENME

(Saat/yıl)

G.DOĞU ANADOLU 1460 2993

AKDENİZ 1390 2956

DOĞU ANADOLU 1365 2664

İÇ ANADOLU 1314 2628

EGE 1304 2738

MARMARA 1168 2409

KARADENİZ 1120 1971

Tablo 13.2 : Bölgelere göre toplam güneş enerjisi

55

15.BASİT BİR GÜNEŞ PİLİ YAPIMI

Günümüzde kullanılan güneş pilleri eskilerine oranla çok yol aldı. Özellikle verimlilik alanındaki artışlar güneş pillerinin rahatlıkla birçok alanda kullanılmasına olanak verdi. Güneş pili alanında yapılacak farklı teknolojik çalışmaların da artmasıyla ilerleyen yıllarda güneşten elektrik üretmek yaygın bir yöntem olacak gibi görünüyor.Bu bölümde "acaba bir güneş pili elle yapılablir 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 tutkal

Bakır oksit üretmek için Bakır levhayı yüksek sıcaklıkta ısıtmak gerekecek. Bunun için elektrikli bir ocak daha uygun olacaktır.

(a) (b)

Şekil 15.1: (a)Elektrik ocağı, (b) bakır levha

İyice kızaran bakır levha yandaki görünümü almalıdır. Bu hali alana kadar bakır üzerinde oluşabilecek katmanların temizlenmesi gerekecektir.Burada üretilen bakır oksitin resimde göserilen yapıda olması çok önemli. Bu aşama atlatıldıktan sonra U şeklinde Bakır levha yapmak gerekecek. Bakır levha ve Bakır oksit levhaya aşağıdaki gibi bağlantı kabloları lehimleniyor.

56

Şekil 15.2 : Levhanın bağlantı şekli

Şimdi sırada güneş pilimizi CD kutusu içine monte etmeye geldi. Bu işlemi yaparken silikon tutkalı da kullanmak gerekiyor.U şeklindeki Bakır levhanın iki yüzeyi bağlantı kablosunun birleştiği yer de kapalı olacak şekilde cizgi halinde silikonla kaplanıyor.

Şekil 15.3 : Kablo bağlantı şekilleri

Bakır oksit levhayı hazırlanan düzeneğin üzerine aşağıdaki şekilde olduğu gibi yerleştiriyoruz. Levhalar arasında silikon tabaka bulunuyor.

57

Şekil 15.4: Ev yapımı güneş pilinin son hali

CD kabının dış kenarlarını da hava almasını tamamen engelleyecek şekil de slikonla itinalı bir şekilde özen gösterilerek kapatılması gerekmektedir.Güneş pilinin son hali yukarıdaki gibi. Güneş altında yaklaşık 40 mikro amper değerinde akım üretmek mümkün oluyor. Sağdaki resimde de görülebileceği gibi gölgede akım değeri 4 mikroampere düşüyor.

58

16.UYGULAMA ALANLARI

16.1.Güneş Ocağı

Güneş ışınlarını parabolik olarak yoğunlaştıran bu tür güneş ocakları dünyanın çeşitli yerlerinde yemek pişirmek için kullanılmaktadır. EİE’de deneme amaçlı imal edilen güneş ocağı 750 ºC sıcaklığa ulaşmaktadır.

Şekil 16.1 : Güneş ocağı

16.2.Güneş Pilli Trafik ikaz Sistemi

Karayollarında, trafik ikaz amacıyla kullanılan uyarı lambalarının güneş pilleri aracılığıyla çalıştırılmasını amaçlayan projede 50 W gücünde modül, 70 Ah akü kullanılmıştır.

59

Şekil 16.2 : Güneş pilli trafik ikaz sistemi

1.1. Güneş Pilli Aydınlatma Birimleri

Gün boyunca güneş enerjisinden üretilen elektrik enerjisi ile akü şarj edilerek, geceleri aydınlatma lambaları çalıştırılmaktadır. Bu birimlerden 2 tanesi Ankara AOÇ Atatürk Evi önünde, 2 tanesi Didim Güneş ve Rüzgar Enerjisi Araştırma Merkezi'nde, 1 adeti EİE Genel Müdürlük Binası girişinde çalışmaktadır. Ayrıca, Didim’de 160 W gücünde bir sistem ile de çevre aydınlatması yapılmaktadır.

Şekil 16.3 : Güneş pilli aydınlatma birimleri

16.4.Güneş Pilli Su Pompaj Sistemi

Küçük çaplı sulamada kullanılabilecek olan bu sistemlerin birincisinde 616 W gücünde güneş pili, inverter ve dalgıç pompa bulunmaktadır. 7 m derinlikteki bir kuyudan yılda yaklaşık 11000 m³ su pompalayabilen bu sistem şebekeden uzak yerlerde dizel motopomplarla ekonomik olarak rekabet edebilmektedir. 756 W gücünde diğer bir su pompaj sistemi ise EİE Yenilenebilir Enerji Parkı’nda bulunmaktadır.

Şekil 16.4 : Güneş pilli su pompaj sistemi60

16.5.Robotlarda Güneş Pili Kullanımı

Şekil 16.5 : Robotlarda güneş pili kullanımı

Bir robotun güneş pilleri (fotovoltaik hücreler) ile beslenmesi en şık, en modern çözümlerden birisidir. 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 kadar aydınlık ve güneşli ortamlarda çalışabilir. Gölge ve karanlıkta robot çalışamaz, durur.

2) Akü, batarya, kondansatör, vb..., gibi ek tamamlayıcı yedek enerji stokları ile besleme. Bu durumda robot, güneşli zamanlarda enerji depolar, yedekler, gölge veya karanlık ortamlarda depoladığı yedek enerji ile beslenir.

Imkansız değilsede, yedek enerji stoksuz, sadece güneş pili ile bir robotun beslenmesi çok zordur. En iyi çözüm, güneş enerjisi ile beslenen "akıllı" bir robot yapmaktır. Robot, güneşte sistemlerini kapatarak, uzun bir siesta ile bataryalarını şarj eder. Bataryaları dolan robot diğer sistemlerinini açar ve gece veya gölgede çalışmaya devam eder. Bataryaların şarjında önemli bir eksilme algıladığında, iyi aydınlatılmış güneşli bir yer arayarak (ışığa yönelen robotu hatırlayın), iyi aydınlatılmış güneşli uygun ortamı bulunca, durur, sistemlerini kapatır, uyku halinde bir siesta ile eksilen enerjisini yeniden depolar. Bataryalarını yeni enerji ile dolduran robot çalışmaya hazırdır.

16.6.Güneş Pilli Arabalar

Bu araçlar, alıştığımız arabalar gibi binlercesi, onbinlercesi bir arada dev fabrikalarda üretilmiyorlar. 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 Romeo'nunkinden, Mercedes'inkinden, Porsche ya da Rolls Royce'unkinden daha ileri. Onlar da aralarında amatörce bir rekabete giriyorlar, kendi aralarında yarışlar düzenliyorlar. Ama çelimsiz gibi görünen gövdeleriyle, bir otomobilden çok bisiklete yakıştırılabilecek tekerlekleriyle kıtaları katediyorlar, ülkeleri çepeçevre dolanıyorlar, binlerce kilometre süren rallilerde yarışıyorlar.

61

Şekil 16.6 : Güneş pilli arabalar

16.7.Güneş Kollektörlerinin Sıcak Su İhtiyacını Karşılama Amaçlı Kullanımı

Çatılara yerleştirilen kollektörler sayesinde güneşin ısıtma etkisinden yararlanarak su ısıtılmaktadır. Isıtılan su evin sıcak su ihtiyacının tamamını karşılayabilir.

Şekil 16. 7: Güneş kollektörlerinin sıcak su ihtiyacını karşılama amaçlı kullanımı

62

16.8.Trafik İşaret Lambalarında

Trafik işaret lambalarının enerji ihtiyaçlarını karşılamak için güneş enerjisinden yararlanılmaktadır

Trafikteki tüm lambalar güneş enerjisiyle çalışmaz. Güneş enerjili trafik lambaları genellikle şebekeden uzak alanlarda kullanılır. Lambanın üzerinde bulunan güneş pili hem lambaya ışık verir hem de fazla enerjiyi gece kullanılmak üzere bataryaya depo eder.

Şekil 16.8: Trafik işaret lambaları

16.9.Evlerin Elektrik İhtiyacının Karşılanmasında

Evlerin çatısına yerleştirilen güneş panelleri (güneş pilleri) büyüklükleri oranında elektrik üretirler. Üretilen elektrik çevreye hiç zarar vermez ve paneller neredeyse hiç bakıma gerek duymadan yıllarca çalışır.

Şekil 16.9 : Evlerin elektrik ihtiyacının karşılanması

63

16.10.Cep Telefonunun Şarj Edilmesinde

Cep telefonu gibi taşınabilir cihazları şarj etmek için küçük güneş pilleri kullanılmaktadır.

Şekil 16.10 : Cep telefonunun şarj edilmesi

16.11.Bahçe Aydınlatmasında

Üst bölgesinde güneş pili barındırın lambalar gece boyunca ışık yayarak masrafsız aydınlanma sağlayarak

Şekil 16.11 : Bahçe aydınlatması

16.12.Sokak Aydınlatmasında

Taşıt yollarını veya sokakları aydınlatmak ciddi maliyetler oluşturur. Henüz yaygınlık kazanmasa da sokak aydıtlada güneş pillerinden yararlanılmaktadır.

Şekil 16.12 : Sokak aydınlatması

64

16.13.Robotik Uçaklarda

Güneş enerjisinin uçaklarda kullanımı da henüz deneysek aşamada. Günümüzde havada uzun süre kalması gereken bazı casus uçak modellerinde ve yanda resmini gördüğünüz NASA'nın deneme uçağında güneş pilleriyle yakıtsız uçuş gerçekleşmektedir.

Şekil 16.13 : Robotik uçaklar

16.14.Hesap Makinelerinde

Hesap makineleri minik güneş hücreleri taşırlar. böyle bir hesap makinesi pil değiştirme derdi olmadan yıllarca çalışabilmektedir.

Şekil 16.14 : Hesap makinaları

16.15.Saatlerde

Tıpkı hesap makinelerinde olduğu gibi bazı sayısal saatler de güneş enerjisiyle çalışırlar

Şekil 16.15 : Saatler

65

16.16.Yapay Uydularda

Yıllarca uzayda duran uyduların elektronik aletleri gerekli enerjiyi güneş panellerinden alır. Her uyduda elektrik üreten güneş paneli bulunur.

Şekil 16.16 : Yapay uydular

16.17.Güneş Kulelerinde

Birçok aynanın aynı noktaya odaklanmasıyla sıcak su üretilir. Bu su daha sonra elektrik üretmekte kullanılır.

Şekil 16.17 : Güneş kuleleri

16.18.Yemek Pişirilmesinde

Güneş ocağı denilen yoğunlaştırıcı sistemler sayesinde güneş ığınların kabın üzerinde toplanarak yemek pişirilir.

Şekil 16.18 : Yemek pişirmede güneş ocağı kullanımı66

16.19.Soğutma Sistemlerinde

Güneş enerjisiyel üretilen sıcak su bazı ek düzeneklerle soğuk su üretilmesinde de kullanılır.

Şekil 16.19 : Soğutma sistemleri

16.20.Giysi Veya Çantalarda

Mp3 çalar gibi mobil cihazları sürekli çalışır kılmak için çanta, giysi gibi eşyalara küçük güneş pilleri takılmaktadır.

Şekil 16.20 : Giysi ve çantalarda

67

17.DÜNYA’DA Kİ UYGULAMALARA BAZI ÖRNEKLER

17.1.Güneş Enerjisi İle Çalışan Masa

Güneş enerjisinin kullanım alanları gün geçtikçe artıyor. İşte bu da bu kullanım alanlarına yeni eklenen bir örnek, güneş enerjisi ile çalışan bir masa.SOLo Lounge: Güneş enerjisi ile çalışan masa!Güneş enerjisinin kullanım alanları gün geçtikçe genişliyor. Daha yüksek verimde çalışan güneş panelleri artık güneşten daha çok enerji elde etmemizi sağlıyor. İşte bu konseptle çalışan bir ofis masası: SOLo Lounge Table.

Şekil 17.1 : Güneş enerjisi ile çalışan masa

17.2.Güneş Fırını

Güneş fırınları, Güneş enerjisinin kullanımında şaşırtıcı bir durum oluştururlar. Gücü 1000 kW’a erişebilen bir Güneş fırını, 3500oC’lık bir sıcaklığa erişilmesini ve günde yaklaşık 5 ton malzemenin eritilebilmesini sağlar. Uygulama alanları çok çeşitlidir: Alüminden korindon yapımı (ergime sıcaklığı 2050oC); zirkonyum oksidin kavrulması (2700oC); toryum oksidin arıtılması (3050oC); nükleer patlamaların ısıl dalgasına karşı korunma araçlarının incelenmesi; vb.

Şekil 17.2 : Güneş fırını

68

17.3.Vakumlu Güneş Kollektörleri

Bu sistemlerde, vakumlu cam borular ve gerekirse absorban yüzeyine gelen enerjiyi artırmak için metal ya da cam yansıtıcılar kullanılır. Bunların çıkışları daha yüksek sıcaklıkta olduğu için (100-120°C), düzlemsel kollektörlerin kullanıldığı yerlerde ve ayrıca yiyecek dondurma, bina soğutma gibi daha geniş bir yelpazede kullanılabilirler.

17.4.Güneş Havuzları

Yaklaşık 5-6 metre derinlikteki suyla kaplı havuzun siyah renkli zemini, güneş ışınımını yakalayarak 90°C sıcaklıkta sıcak su eldesinde kullanılır. Havuzdaki ısının dağılımı suya eklenen tuz konsantrasyonu ile düzenlenir, tuz konsantrasyonu en üstten alta doğru artar. Böylece en üstte soğuk su yüzeyi bulunsa bile havuzun alt kısmında doymuş tuz konsantrasyonu bulunan bölgede sıcaklık yüksek olur. Bu sıcak su bir eşanjöre pompalanarak ısı olarak yararlanılabileceği gibi Rankin çevrimi ile elektrik üretiminde de kullanılabilinir.

Güneş havuzları konusunda en fazla İsrail'de çalışma ve uygulama yapılmıştır. Bu ülkede 150 kW gücünde 5 MW gücünde iki sistemin yanında Avustralya'da 15 kW ve ABD'de 400 kW gücünde güneş havuzları bulunmaktadır.

17.5.Güneş Bacaları

Bu yöntemde güneşin ısı etkisinden dolayı oluşan hava hareketinden yararlanılarak elektrik üretilir. Güneşe maruz bırakılan şeffaf malzemeyle kaplı bir yapının içindeki toprak ve hava, çevre sıcaklığından daha çok ısınacaktır. Isınan hava yükseleceği için, çatı eğimli yapılıp, hava akışı çok yüksek bir bacaya yönlendirilrse baca içinde 15 m/sn hızda hava akışı-rüzgar oluşacaktır.

Baca girişine yerleştirilecek yatay rüzgar türbini bu rüzgarı elektriğe çevirecektir. Bir tesisin gücü 30-100 MW arasında olabilir.Deneysel bir kaç sistem dışında uygulaması yoktur.

17.6.Su Arıtma Sistemleri

Bu sistemler esas olarak sığ bir havuzdan ibarettir. Havuzun üzerine eğimli şeffaf-cam yüzeyler kapatılır. 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 maliyetlerinin azaltılmasına ve verimin artırılmasına yöneliktir.

69

17.7.Güneş Mimarisi

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 Seralama

Güneş enerjisinin tarım alanındaki uygulamala-rıdır. Bu tür sistemler ilkel pasif yapıda olabileceği gibi, hava hareketini sağlayan aktif bile-şenler de içerebilir. Bu sistemler dünyada kırsal yörelerde sınırlı bir biçimde kullanılmaktadırlar.

Şekil 17.3 : Ürün kurutma ve seralama

17.9.Parabolik Oluk Kollektörler

Doğrusal yoğunlaştırıcı termal sistemlerin en yaygınıdır. Kollektörler, kesiti parabolik olan yoğunlaştırıcı 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 sistemi üzerine yerleştirilirler. Enerjiyi toplamak için absorban boruda bir sıvı dolaştırılır. Toplanan ısı, elektrik üretimi için enerji santraline gönderilir. Bu sistemler yoğunlaştırma yaptıkları için daha yüksek sıcaklığa ulaşabilirler. (350-400°C) Doğrusal yoğunlaştırıcı termal sistemler ticari ortama girmiş olup, bu sistemlerin en büyük ve en tanınmış olanı 350 MW gücündeki şimdiki Kramer&Junction eski Luz International santrallarıdır.

70

Şekil 17.4 : 350 MW gücünde parabolik oluk güneş santralı-Kaliforniya

17.10.Parabolik Çanak Sistemler

İki eksende güneşi takip ederek, sürekli olarak güneşi odaklama bölgesine yoğunlaştırırlar. Termal enerji, odaklama bölgesinden uygun bir çalışma sıvısı ile alınarak, termodinamik bir dolaşıma gönderilebilir ya da odak bölgesine monte edilen bir Stirling makine yardımı ile elektrik enerjisine çevrilebilir. Çanak-Stirling bileşimiyle güneş enerjisinin elektriğe dönüştürülmesinde % 30 civarında verim elde edilmiştir.

Şekil 17.5 : Parabolik çanak güneş ısıl elektrik santralı (İspanya)

17.11.Merkezi Alıcı Sistemler

Tek tek odaklama yapan ve heliostat adı verilen aynalardan oluşan bir alan, güneş enerjisini, alıcı denen bir kule üzerine monte edilmiş ısı eşanjörüne yansıtır ve yoğunlaştırır. Alıcıda bulunan ve içinden akışkan geçen boru yumağı, güneş enerjisini üç boyutta hacimsel olarak absorbe eder. Bu sıvı, Rankine makineye pompalanarak elektrik üretilir. Bu sistemlerde ısı aktarım akışkanı olarak hava da kullanılabilir, bu durumda sıcaklık 800°C'ye çıkar. Heliostatlar bilgisayar tarafından sürekli kontrol edilerek, alıcının sürekli güneş alması sağlanır. Bu sistemlerin kapasite ve sıcaklıkları, sanayi ile kıyaslanabilir düzeyde olup Ar-Ge çalışmaları devam etmektedir.

71

Şekil 17.6 : Solar I Merkezi alıcı güneş ısıl elektrik santralı (İspanya)

17.12.Güneş Enerjisiyle Çalışan Gemi

Avusturalya'da bir firma (solar sailor) çevreci özellikleri ile ön plana çıkan gemilere sahip. bu gemiler, ticari, keyfi ve askeri alanlarda kullanılmak üzere farklı farklı tasarlanmış.

Şekil 17.7 : Güneş enerjisiyle çalışan gemiler

17.13.Güneş Enerjili Tekneler

Güneş Enerjili Tekneler, Londra Hyde park golunde seferlere baslamis. 5 mil hiz ile giden ve 42 yolcu tasiyabilen tekneler simdilik gol icide ki kisa mesafeleri kat ediyorlar.

72

Şekil 17.8 : Güneş enerjisiyle çalışan teknelerde

17.14.Güneş Enerjili Surat Teknesi

Czeers MK1 isimli güneş enerjili bir surat teknesi tanitilmis, klasik surat teknelerinden gorunumuyle pek fark barindirmayan prototip teknenin seytani ayrintilarinda gizleniyor. kontrol uniteleri dokunmatik LCD paneller ile idare edilen, karbon fiber govdeli tekne, 80 KWatt'lik bir elektrik motoruna sahip.

Şekil 17.9 : Güneş enerjisiyle çalışan surat teknelerin

73

17.15.Güneş Enerjili Kaldırım Taşı

Güneş enerjili kaldırım taşı gündüz enerji topluyor gecede bu enerjiyi kullanıyor.

Şekil 17.10 : Kaldırım taşlarında

74

18.PV GÜÇ SİSTEM FİYATLARI

PV güç sistemlerinin fiyatlarının önemli bir bölümünü modül fiyatları oluşturur. Güç sistemlerinin büyüklüğüne ve kullanılan malzemeye bağlı olarak modül fiyatları dalgalanmalar gösterse de, fabrika çıkış fiyatı kristalli silisyum için 5,5$/W ile 4,9$/W arasında; amorf silisyum için 4.9$W ile 4,1$/W arasında değişmektedir. 1993 ve 1995 yılları arasında modül fiyatları %20-39 arasında düşüşler göstermiş ve bu maliyet düşüşü sürmektedir.

Yıllık modül üretim kapasitesi 1997 de 120MW/yıl civarında gerçekleşmiştir. 1996 da Madrid de yapılan ‘Avrupa için yenilenebilir Enerji Stratejileri’ konferansında küresel boyutlarda gerçek PV güç isteminin 500 MW/yıl ile 1 GW/yıl arasında olduğu belirtilmiştir. PV modüllerinde üretilen d.a. elektriğin, a.a. elektriğe dönüştürülmesinde gerçekleştirilen çeviriciler. Sistem fiyatına 0.88$/VA ve 1.065$/VA arasında değişen bir katkı getirmektedir. PV güç sistemlerinin anahtar teslim $/W fiyatları, sistemin büyüklüğüne, bulunduğu bölgeye, şebekeye bağlı ya da şebekeden bağımsız olmasına bağlı olarak, oldukça geniş bir aralıkta değişebilmektedir. Örneğin, şebekeden bağımsız 100-500Wbüyüklüğündeki güç sistemlerinin fiyatı 14$/W– 41$/W arasında değişirken, 1-4 kW sistemler için 10$/W- 28$/W arasında hesaplar çıkarılmıştır. Sistemlerin büyüklüğü ile ters orantılı olan PV sistemleri için güç üretiminin fiyatı için en sağlıklı değerler, 1997 de başlayan bir Avrupa Topluluğu desteği ile yaşama geçirilen ve bu güne kadar en büyük PV güç sistemi projesi olan Grit adasının 50MW bir PV sistem ile elektrifikasyonunda ortaya çıkan rakamlardır. Çok kristalli silisyum modüllerin kullanıldığı projede 8.5 cent/kW-saat olan maliyet PV sektörü için oldukça isteklendiricidir. Avusturya-Viyana da Temmuz 1998 de yapılan 2.dünya fotovoltaik enerji Konferansında belirtilen fotovoltaik gücün %30 -%40 arasındaki yıllık ortalama büyüme hızının (1997’de %40) sürmesi, fotovoltaik kurulu gücün 2030-2040 arasında 1000 gigawatt düzeye çıkmasını beraberinde getirecektir.

75

18.1.Güneş Pili Fiyatları

18.1.1.Alternatif Enerji Fiyat Listesi

Tipi ModeliGücü(W)

Gerilimi(Volt)

Akım(Amper)

Boyutu(mm)

Ağırlık(Kg)

Fiyatı(€)

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 €

76

18.1.2.Orjin Solar Fiyat Listesi

77

ÜRÜN KODU ÜRÜN ADI VE TİPİ FİYATI

44 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$

18.2.Şarj Regülatörü Fiyat Listesi

78

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 €

18.3.İnverter Fiyat Listesi

79

Marka Model Açıklama Fiyatı(€)

Steca Sinüs 550W, 12Vdc-230Vac, Şarj Özellikli Inverter635 €

Steca Sinüs 900W, 24Vdc-230Vac, Şarj Özellikli Inverter755 €

ASP 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 €

18.4.Akü Fiyat Listesi

Ürün Kodu Amperaj Voltaj En Boy Yükseklik Fiyat

HZ-080G 80 Ah 12 V 259 mm 168 mm 208 mm € 138

HZ-135G 135 Ah 12 340 mm 173 mm 280 mm € 263

HZ-200G 200 Ah 12 520 mm 240 mm 220 mm € 332

HZ-110G 110 Ah 6 V 193 mm 168 mm 205 mm € 104

HZ-160G 160 Ah 6 V 298 mm 171 mm 226 mm € 145

HZ-0502 500 Ah 2 V 211 mm 176 mm 329 mm € 187

HZ-0602 600 Ah 2 V 301 mm 175 mm 330 mm € 221

HZ-1002 1.000 Ah 2 V 410 mm 175 mm 330 mm € 374

HZ-2502 2.500 Ah 2 V 491 mm 351 mm 344 mm € 879

HZ-100A 100 Ah 12 V 305 mm 168 mm 208 mm € 138

ES-1206 12 Ah 6 V 151 mm 80 mm 98 mm € 11

ES-0122 1,2 Ah 12 V 97 mm 48 mm 55 mm € 7

ES-0212 2 Ah 12 V 178 mm 34 mm 64 mm € 8

ES-0412 4 Ah 12 V 90 mm 70 mm 106 mm € 10

ES-0712 7 Ah 12 V 151 mm 65 mm 98 mm € 11

ES-1212 12 Ah 12 V 151 mm 98 mm 98 mm € 24

ES-1218 18 Ah 12 V 181 mm 76 mm 167 mm € 29

ES-2412 24 Ah 12 V 166 mm 175 mm 125 mm € 40

ES-4012 40 Ah 12 V 197 mm 165 mm 170 mm € 65

ES-6512 65 Ah 12 V 325 mm 166 mm 174 mm € 101

80

19. SONUÇLAR

Hazırlamış olduğum projede güneş enerjisinden faydalanma yöntemlerinin en yeni ve en önemlilerinde biri olan güneş pillerinin tahrihsel gelişimi, güneş pili sistemleri ve sistemlerin gelişimi, güneş pillerinin yapısı ve çalışması, çalışma şemaları, güneş panelleri, güneş pili yapımında kullanılan malzemeler, güneş pili sistemlerinin projelendirilmesi, güneş pillerinin seri ve paralel bağlanması, kullanılan malzemelerin sınıflandırılması, güneş pili çeşitleri ve materyaller, güneş pillerinde gerçekleşen dönüşümler ve fotovoltaik modül üretimi konuları anlatılmıştır.

Ayrıca güneş pili yapımında kullanılmaya başlanan yeni yöntemler olan güneş pili kürecikleri, nano-anten yöntemi, CIGS yöntemi ve boya ve titanyum esaslı güneş pilleri hakkında da bilgiler verilmiştir.

Tüm bunların yanı sıra PV sistemlerde kullanılan elemanlar olan aküler, paneller, regülatörler ve inverterler tüm çeşitleri de göz önüne alınarak sınıflandırılarak anlatılmıştır. Ayrıca güneş pili sistemlerinin verim, yalıtım maliyeti ve modül ömrü konularına da yer yerilerek anlatılmıştır.

Bunların yanı sıra ‘güneş pili sistemlerinin üstünlükleri’ başlığı altında güneş pili sistemleriyle diğer sistemlerin karşılaştırılması yapılarak bu sistemlerin üstünlükleri izah edilmeye çalışılmıştır.

Türkiye güneş haritası ve gerekli tüm diğer şekiller konularak güneş pillerinin ülkemiz için kullanılabilirliği konu edinilerek araştırılmış ve projede yerini almıştır. Ayrıca ‘basit bir güneş pili 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 uygulamalarına örnekler verilmiş ve günümüzde kullanılan bazı firmaların PV güç sistemleri fiyat listeleri konulmuştur.

Sonuç olarak tüm bu çalışmalarda ve araştırmalardan sonra edinilen bir çok bilgiyle beraber söylenebilecek sözler şunlar olsa gerek. Güneş pilleri konuşunda ülkemiz de bir çok çalışma yapılmakta ancak bana göre bunlar yeterli değil. Bu kadar ucuz ve sınırsız bir enerji kaynağımız varken neden kullanamayalım. Daha çok çalışmalı ve beklide çalışmalarımız sonucunda Türkiye yi bu konuda dünya devi haline getirmeliyiz.

81

20. KAYNAKLAR

1. http://www.inl.gov/featurestories/2007-12-17.shtml Last Updated: Wednesday, January 02, 2008 Idaho National Laboratory

2.E. Erdil, "Termik ve Fotovoltaik Enerji Üretim Maliyetlerinde Çarpıcı Öğeler", KKTC-EMO Birinci Ulusal Enerji Kongresi, Lefkoşa, Mart 1995.

3.ECOLOG, "Photovoltaic Module Manufacturing System", Ürün Broşürleri, Haziran 1996.

4.A. A. M. Sayigh (Editor), "Renewable Energy", Proceedings of The World Renewable Energy Congress, Vol. 1, Denver, Colorado, June 1996.

5.P. D. Maycock and E. N. Stirewalt, "A Guide to The Photovoltaic Revolution", Rodale Press, Emmaus, Pa., 1985.

6.A. B. Meinel and M. P. Meinel, "Applied Solar Energy", Addison Wesley, 3rd 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, Still River, Mass., 1993.

9.Arnulf J. Waldau, “Photovoltaics and renewable energies in Europe, Renewale and Sustaniable Energy Reviews”, 1415-1437, 2007

10.Energy 82ort he future: renewable sources of energy—White Paper for a Community Strategy and Action Plan, COM(97)599 final (26/11/1997)

11.Directive 2001/77/EC (27.09.2001), Official Journal of the European Communities L 283/33 (27.10.2001)

12.Nobuaki Mori, “Current Status and Future Prospect of Photovoltaic Technologies in Japan”, PVTEC(Photovoltaic Power Generation Technology Research Assosication), 1730-1733, 2000 http://ieeexplore.ieee.org/iel5/7320/19792/00916238.pdf

13.Türkiye Çevre Atlası, Çevre ve Orman Bakanlığı, Ankara 2004

14.Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü http://www.eie.gov.tr

15.U.S. Depertment of Energy, Solar Energy Tecnologies Program http://www1.eere.energy.gov/solar/solar_cell_materials.html

82

16.Adolf Goetzberger, “Photovoltaic materials, history, status and Outlook”, “Materials Science and Engineering R 40”, 1-46, 2003

17.Lawrence L. Kazmerski, “Solar photovoltaics R&D at the tipping point: A 2005 technology overview”, “Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 150”, 105–135, 2006

18.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 and Characterization of Materials”, 1-42, 2005

19.http://www.kyosemi.cojp/product/pro-ene-sun-e.html.

83