güne enerjisi sistemleri ve fotovoltaik (pv) paneller · pdf filegüne enerjisi...
TRANSCRIPT
2. Bölüm2. Bölüm
Güneş Enerjisi Güneş Enerjisi Sistemleri ve Sistemleri ve FotovoltaikFotovoltaik
(PV) Paneller(PV) Paneller
Doç. Dr. Ersan KABALCIDoç. Dr. Ersan KABALCI
AEKAEK--207 207 GÜNEŞ GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ
PV ile Elektrik Arasındaki İlişkiPV ile Elektrik Arasındaki İlişki
Elektromanyetik ışıma (radyasyon ve ışık), foton paketleri halinde
dünyaya ulaşır.
Her bir foton grubu, E=h.f miktarında enerji taşır. Burada, h= Plank
sabiti, f ise radyasyonun frekansıdır.
Atomdaki elektronlar farklı enerji seviyelerinde bulunur. Eğer bir
fotonun taşıdığı enerji atoma nüfuz ederse elektron bir enerji
seviyesinden diğerine taşınır.
33
PV ile Elektrik Arasındaki İlişkiPV ile Elektrik Arasındaki İlişki
Enerji bantları birbirinden boşluklarla ayrılırlar ve alttaki enerji
bandına valans bandı, üstteki enerji bandına ise iletim bandı denir.
Bir iletkende, elektronlar her iki bantta da yer alır ve kesişirler.
Yalıtkanda ise valans bandı doluyken iletim bandı boştur ve hiçbir
zaman kesişmezler.
Bir yarıiletkende elektronlar her iki bantta bulunurken bantlar
arasında küçük bir boşluk vardır.
44
PV ile Elektrik Arasındaki İlişkiPV ile Elektrik Arasındaki İlişki
Silisyum, valans bandında 4 elektron bulunan bir yarı iletkendir.
Birisi 5 valans elektronu bulunan bir katman (n-tipi katman), diğeri
ise 3 valans elektronu bulunan bir katman (p-tipi katman) olmak
üzere iki yarı iletken katman bir araya getirilir.
n-tipi katmanda serbest elektron, p-tipi katmanda ise oyuklar
bulunmaktadır.
N ve P tipi katmanların yan yana yerleştirilmesine jonksiyon denir.
55
PV ile Elektrik Arasındaki İlişkiPV ile Elektrik Arasındaki İlişki
66
Silisyum Si14, Bor B5, Fosfor P15
e-e-
e- e- e- e- e- e-
e-
N
e-
Si
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e- e-
e-
e- e-
B
e
-
e
e
e
e
e
e
e-
e
P
e
e
e
e
e
e
e
e
e
e
e
Bir PV Sisteminin BileşenleriBir PV Sisteminin Bileşenleri
Modül- Bir çok solar hücrenin bir araya gelmesiyle oluşturulan
sistem,
Evirici- Modül çıkışındaki DA gerilimi AA gerilime ve güce
dönüştüren, gerilim ve frekans ayarı yapabilen, şebekeyle entegre
çalışabilen sistem,
Yoğunlaştırıcı Aynalar- Termal güneş enerji sistemlerinde ışığın
odaklanması için kullanılan lenstir.
Bunların dışında konvertör ve aküler de sistemde bulunabilir.
99
PV Hücrelerin ÇeşitleriPV Hücrelerin Çeşitleri
Tek kristal,
Çoklu kristal,
İnce film amorf silisyum (silikon),
İnce film bileşimli yarı iletkenler,
İnce film çoklu kristal,
Nano kristal boya-etkili hücreler,
Plastik hücreler,
1010
Koruyucu Cam Tabaka
Elektriksel Bağlantı
Yansıma Önleyici
N
P-N Jonksiyon
P
Elektriksel Bağlantı
Yük
Akım
İnce İnce Film Bileşimli Yarı İletkenlerFilm Bileşimli Yarı İletkenler
Kadmiyum Tellür [Cadmium telluride (CdTe)]
Bakır-Indiyum-Diselenyum [Copper-indium-diselenide (CuInSe2,
CIS)]
Bakır-Indiyum-Galyum-Diselenyum(CIGS)
Galyum Arsenit [Gallium arsenide (GaAs)]
1414
Modül Verimini Etkileyen FaktörlerModül Verimini Etkileyen Faktörler
Solar Işıma- verim bileşimsiz hücrelerde 500 W/m2 civarındadır .
Sıcaklık- verim artan sıcaklıkla ters orantılı olarak düşer, c-Si ve
CIGS hücrelerde çok, Si ve CdTe hücrelerde az etkilidir.
Toz- Verimi %3-6 arasında düşürür.
1616
Sistem VerimiSistem Verimi
1818
Solar sistemin verimi;
Modül verimi,
Evirici verimi ve
MPPT veriminin
toplamıdır.
Farklı Işımalarda Maksimum Güç Noktasını (MPP) Üreten akımFarklı Işımalarda Maksimum Güç Noktasını (MPP) Üreten akım--
Gerilim EğrisiGerilim Eğrisi
2020
II--V ve PV ve P--V EğrisiV Eğrisi
2121
Gref = 1000 W/m2 Standard Işıma
Tref = 25°C veya 298 K
Standard Sıcaklık
Bir PV hücresinin elektrik eşdeğer
devresi