Fotovoltaik hücre, bir diğer ismi güneş hücresi ya da güneş pili olarak nitelendirilen bileşen ışığa maruz kaldığında elektrik üretir. Fotovoltaik hücre, güneş ışınları tarafından yayılan ışınları emen ve elektrik akımı meydana getiren yarı iletken malzemelerden ortaya çıkmaktadır. Bu güneş panelleri, fotovoltaik hücrelerin paralel ve seri kombine edilmesiyle ortaya çıkar.
Güneş ışığı, güneş enerjisi parçacıklarından veya fotonlardan oluşur. Bahsi geçen bu fotonlar, güneş spektrumunun çeşitli dalga boylarına karşılık anlamı taşıyan değişken miktarlarda enerji barındırır.
Fotovoltaik hücre, pek çok katmandan oluşan ve bir sandviçi andıran yapısıyla dikkat çeker. Güneş ışığı, hücrenin en üst katmanında yer alan yarı iletkene her çarptığında bu elektronlara uyarı verilir ve alt katmana çekilir. İki katman arasında ortaya çıkan elektron hareketliliği, bir elektrik akımının ortaya çıkmasını sağlar. Yüzey yansımasının sebep olduğu güç kaybını en az seviyeye çekmek için hücrenin en üst bölümünde yansıma önleyici bir kaplama eklenmesi gerekir.
Fotovoltaik hücreler son derece sınırlı miktarda enerji üretir. Çok daha fazla oranda enerji üretebilmesi için pek çok sayıda güneş hücresi bir arada aynı anda çalışmalıdır. Birden çok fotovoltaik hücre bir araya getirildiğinde güneş panelleri ortaya çıkmış olur. Fotovoltaik hücre, güneş panelinin oluşmasında payı olan en önemli bileşendir. Bir güneş paneli üzerinde yer alan hücre miktarı ise panelin markası ve boyutuna göre değişkenlik gösterebilir.
Fotovoltaik hücreler birbirini seri bir şekilde bağladığı takdirde, çıkış gerilimi artış gösterir ve akım aynı şekilde kalır. Hücreler paralel bir kombin şeklinde oluştuğunda oluşan gerilim aynı kalmakla beraber akımda artış görülür. Güneş panelleri, fotovoltaik hücrelerinin seri ve pararel olarak bir araya getirilmesinden meydana gelir. Bu nedenle hem akım hem de gerilimin büyüklüğü gittikçe artar.
Fotovoltaik hücreler bir araya getirildiğinde her boyuttan dizi meydana getirebilecek potansiyele sahiptir. Bu hücreler kol saati ve hesap makinesi gibi ürünlere güç sağlar. Daha büyük oranda iletişim ekipmanları, sulama sistemleri ya da aydınlatma sistemleri gibi alanlarda güçlendirme yapmak için güneş enerjisi kullanılır.
Güneş panelleri ve fotovoltaik hücre, doğru akım elektrik enerjisi üretir. Üretilen bu elektrik enerjisi buzdolabı, klima, televizyon gibi ürünlere alternatif bir akım sistemi şeklinde beslemek amacıyla tercih edilecekse enerji dönüşümünü sağlamak için mutlaka ek bir dönüştürücü (inverter) kullanılması şarttır.
Fotovoltaik hücrenin kullanım performansını belirten en önemli değer sağladığı verimliliktir. Bahsedilen bu verimlilik hücrenin ürettiği elektrik gücünün, güneş ışığının gücüne olan oranı şeklindedir. Fotovoltaik hücrelerin verimlilik seviyesini ölçmek amacıyla, güneş ışığını taklit eden bazı simülatörlere yer verilir. Güneş paneli 1.000 W’lık bir ışıkla karşı karşıya bırakılarak sistem tarafından üretilmekte olan elektrik gücü ölçülür. Eğer güneş paneli sağlanan bu koşullar altında 200 W elektrik gücü sağlayabilir ve yüzde 20 oranında bir verim sağladığı kabul edilir.
Güneşten elektrik elde etmek günümüz teknolojisinde çok yaygın bir hale gelmiştir. Fotovoltaik sistemlerin en temel aracı olan güneş panellerinin yüksek verime ulaşmasını sağlayan güneş pilleri ise bu sistemin kalbini meydana getirmektedir. Bu küçük ancak içeriğinde bir dünyaya yer veren hücreleri yakından tanımak ve anlamak çok önemlidir.
Güneş hücresi silikon ve yarı iletken bir malzemeden elde edilen bir yapıdır. Güneş hücresinin üst katmanı yansımayı en aza indirirken gelen güneş ışığını ekarte eden ARC adı verilen bir tabaka bulunmaktadır. Bundan sonraki alanda ise koruyucu olan bir ön kontak bölümü yer alır. Bunun alt kısmında ise n-tipi bir katman söz konusudur. Bu katman çok az bir miktarda fosforla katkı sağlanarak ortaya çıkmıştır. Bu sayede fosfor atomları ve silikon atomları arasında kontrol dışı bir yer değişimi meydana gelir. Altta yer alan katmanda ise çok az miktarda bor ve katkılanan p-tipi silikon tabaka yer almaktadır. Bor atomları ve silikonun yer değişimine uğraması, bu katmanda pozitif yükler oluşmasına neden olur. Son katman ise hücrenin dayanıklılığını üst seviyeye çıkaran ve aynı zamanda arka bölgesini metal ile kapatan bir kontak şeklindedir.
Güneş pilleri, ışıkla çalışan bir diyot olarak görev alır. Diyotların yapısında bulunan yarı iletken malzemeler dolayısıyla ışık altında az bir miktar dursa bile elektrik üretebilir. Güneş hücresinin elektrik üretimi sağlayabilmesi için sadece güneşe ihtiyacı olmadığı bilinmelidir. Bu nedenle kapalı ve soğuk hava şartlarında bile elektrik üretimi yapabilir. Foton hücre ile soğurulması gerçekleştirilen ve bu enerjinin n-tipi silikon zayıf elektronların pozitif yüklü p-tipi silikona rahat bir şekilde akmasına izin vermesiyle işlem son bulur.
Sonrasında hücre gerilim ve akım ortaya çıkmış olur. Üretilen bu elektrik enerjisi, hücrede yer alan arka kontak sayesinde alınır ve diğer tüm hücrelerle seri bir bağlantı oluşturularak paralel meydana gelir. Piyasada pek çok güneş pili çeşidine sahip olmak mülkündür. En yaygın olarak kullanılan güneş hücresi çeşidi ise inorganik hücreler olarak bilinmektedir.
Güneş pili, güneş ışınlarının direkt olarak elektriğe dönüşmesine fırsat tanıyan önemli elektro sistemlerdir. Ancak güneş pilini çok iyi bir şekilde anlayabilmek için ilk olarak fotovoltaik terimini iyi bir şekilde öğrenmiş olmak gereklidir. Güneş pillerinin yaygın bir şekilde kullanılan diğer isimleri ise fotovoltaik piller, fotovoltaik hücreler ve güneş hücreleri şeklinde karşınıza çıkabilir.
Güneş pilleri dikdörtgen, kare, daire ya da piramit şeklinde üretilir. Güneş hücresinin kullanım alanı ise çoğunluk olarak 100 cm2’dir. Kalınlık olarak yaklaşık 0,2 ve 0,4 mm arasında değişkenlik gösterir. Güneş pilleri yapımında kullanılan materyallerin kalitesine göre değişmekle beraber %5 ile %20 arasında bir verimlilik sunar. Güneş piller seri şekilde birbirine bağlandığında fotovoltaik modülü ya da güneş panelini ortaya koyar. Bu noktada güneş panelleri ise birbirine paralel olarak ya da seri şekilde bağlanarak güneş santrali ya da güneş tarlası olarak isimlendirilen devasa büyüklükte enerji testislerini oluşturur.
Güneş pilleri günlük hayatta pek çok alanda aktif şekilde kullanılır. Özellikle evlerde ve sanayi alanlarında elektrik ihtiyacının karşılanmasında yer verilen bu sistemler kristal bir yapıya sahiptir. Mahalle ve bahçe aydınlatmalarında olmazsa olmaz olan güneş pilleri bu alanlarda pek çok avantaj ortaya koyar. Teknoloji araçlarında ve trafik işaret lambalarında yer verilen güneş hücresi aynı zamanda reklam panolarında kullanılan aydınlatmalarda da kullanılır. Ayrıca güvenlik kameralarında, haberleşme sistemlerinde, askeriyenin pek çok ihtiyacında ve teknolojik araçlarda güneş pili kullanıldığı söylenebilir.
Yeşil ve sağlıklı bir dünya için kullanılan enerjinin çevre dostu olması çok önemlidir. Minas Enerji ve Teknoloji olarak teknolojinin en güzel yönlerini sizin adınıza avantaja çevirmek için her geçen gün büyümeye ve gelişmeye devam ediyoruz. Firma olarak önceliğimiz daima sizin istek ve beklentilerinizi analiz ettikten sonra, bu beklentiler doğrultusunda üretim yaparak memnuniyet odaklı hizmet sunmaktır. Güvenilir, nitelikli ve enerjinin sunduğu ayrıcalıklı olanakları ayaklarınızın altına sermeyi hedefleyen çalışma prensibini Minas Enerji farkıyla deneyimlemek için sizde hemen şimdi web sitemizi ziyaret edebilirsiniz.
