Fotovoltaik nedir Fotovoltaik modüller

Fotovoltaik   nedir Fotovoltaik modüller  Işığın Elektriğe Dönüşümü

Fotovoltaik demek ışığın  atomlar seviyesinde ve direk olarak elektrik enerjisine dönüşümüdür.Bazı maddelerin böyle  özellikleri vardır. Fotoelektrik özellikli  denen bu malzemeler Işığın fotonlarını absorbe ederek elektron salarlar .Bu serbest elektronlar birleşir ve elektrik akımı oluşturur.yani elektrik üretilmiş olur.

Fotoelektrik özelliği  -yani ışığa maruz kalan bazı maddelerin elektrik üretmesi- ilk önce 1839 yılında Fransız fizikçi Edmund Bequerel tarafından keşfedildi.1905 yılında Albert Eınsteın -daha sonra kendisine Nobel kazandıracak-  ışığın yapısını ve özelliklerini  ve fotovoltaik teknolojiyi açıkladı.İlk fotovoltaik modül 1954 yılında Bell Labratuvarlarında yapıldı.Güneş pili diye adlandırıldı ve çok pahalıya imal olduğundan   yaygınlık kazanmadı sadece  araştırmalarda kullanıldı. Fotovoltaik teknolojinin ilk ciddi kullanımı  ,1960 lardan itibaren  gelişen uzay endüstrisinin  yaptığı  bazı uzay araçlarının ve uyduların enerji ihtiyaçlarının karşılanmasında olmuştur.Bu proşeler sayesinde zamanla teknoloji gelişmiş ,güvenilirliği artmış ve imalat  maliyetleri düşmeye başlamıştır. 1970 lerdeki enerji krizlerindede artık fotovoltaik teknoloji uzay dışı uygulamalar için de enerji kaynağı olabileceği kabul görmüştür.

Sunlıght:Güneş ışığı

Front Contact: Ön kontakt

Anti-reflective coating: Yansıma mnleyici kaplama

Special treated semi-conductor material (Wafer);Özel işlemden geçmiş yarı iletken  

Back contact;Arka kontakt 

Yukarıdaki diyagram  ; solar hücre de denilen basit bir fotovoltaik hücrenin çalışmasını gösterir..Solar hücreler ;mikro elektronikte kullanılan  örneğin silikon gibi aynı çeşit  yarı iletkenden yapılmışlardır.Bir tarafında pozitif diğer tarafında negatif elektrik alanı oluşturacak şekilde özel olarak işlenmiş yarı iletken katmanı ince plaka (wafer) halindedir.

                                   İnce yarı iletken katmanın mikroskop altında görünüşü

  

Solar hücrelere ışık çarptığında elektronları enerjilendirirler ve bağlı bulundukları atomlardan kopmaya zorlarlar.Bu hücreler artı ve eksi tarafları  bir elektrik devresi oluşturacak şekilde  birleştirilirlerse  bu kopan elektronlar  elektrik akımı oluşturacak şekilde yakalanabilirler.Bu oluşan elektrik daha sonra aydınlatmada ,ısıtmada elektrikli makine çalıştırmada vs kullanılabilir.

Çok sayıdaki  solar hücrenin   koruyucu bir çerçeve içinde  elektriksel birleşmesiyle solar modüller elde edilir.

Modüller belirli sabit bir voltajda elektrik  verecek şekilde dizayn edilirler.Mesela genel olarak kullanılan  12 volt sistemi .Fakat elektrik akımı  modüle vuran ışıkla orantılı  olarak değişir.Modüllerin birleştirilmesiyle dizinler  oluşur.  Pek tabii ki  bu dizin yüzeyi ne kadar fazlaysa  o kadar fazla  elektrik akımı yani  elektrik enerjisi elde edilir .Fotovoltaik modüller  DC yani sabit elektrik akımı üretir. Bu modüller projeye  göre paralel ve/veya seri bağlanarak  ihtiyaç olan voltaj ve akım değerlerine getirilirler.

Günümüzde kullanılan solar hücrelerin çoğu tek katmanlıdır.Çok katmanlı olarak dizayn edilenler de vardır.Bu değişik türleri üzerine yalında yazacağım.Şimdilik şu kadarını söyleyeyim ki ;Bell laboratuvarlarında üretilen ilk solar hücrelerin verimi %6  idi  fakat yapılan çalışmalarla %46 oranında verimli hücreler geliştirilmiştir.