Dr. Fatih AY. Tel: 0 388 225 22 55 ayfatih@nigde.edu.tr



Benzer belgeler
FOTOVOLTAIK HÜCRELERIN YAPıSı VE ÇALıŞMA PRENSIPLERI DOĞRUDAN ELEKTRIK ÜRETIMI

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) I. BÖLÜM

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 3. HAFTA

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 8. HAFTA

Fotovoltaik Teknoloji

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ LABORATUARI

Atomlar, dış yörüngedeki elektron sayısını "tamamlamak" üzere, aşağıdaki iki yoldan biri ile bileşik oluştururlar:

BERKAY FOTOVOLTAİK & ISITMA & SOĞUTMA & SİSYEMLERİ BERKAY ISITMA&SOĞUTMA&FOTOVOLTAİK SAĞLIK & KONFOR & EKONOMİ

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 11. HAFTA

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 4. HAFTA

ATATÜRK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ. Makine Mühendisliği Bölümü BİTİRME PROJESİ I GÜNEŞ PİLİ UYGULAMALARI VE GÜNEŞ PİLİNDEN

GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ

ÖZEL EGE LİSESİ GÜNEBAKAN PANELLER

Güneşten yayılan ışınım enerjisinden; yüksek sıcaklıkta ısı enerjisi üretmek veya Fotovoltaik (PV) etki ile doğrudan elektriğe dönüştürmek amacıyla

GÜNE ENERJİSİ ELEKTRİK UYGULAMALAR

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ LABORATUARI

Fotovoltaik Teknoloji

PV PANELLERİN YAPISI VE PANELLERDEN ELEKTRİK ÜRETİMİNE SICAKLIĞIN ETKİSİ

Enerji Band Diyagramları

MAKİNA MÜHENDİSLER ODASI ADANA

BÖLÜM 2. FOTOVOLTAİK GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ (PV)

GÜNEŞ ENERJĐSĐYLE HĐDROJEN ÜRETĐMĐ Kim. Müh. Serdar ŞAHĐN / Serkan KESKĐN

Atomdan e koparmak için az ya da çok enerji uygulamak gereklidir. Bu enerji ısıtma, sürtme, gerilim uygulama ve benzeri şekilde verilebilir.

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

İletken, Yalıtkan ve Yarı İletken

GÜNEŞ PİLLERİNİN ÇATI DİZAYNINDA KULLANILMASI

FOTOVOLTAİK (PV) TEKNOLOJİLERİ. Prof. Dr. Süleyman ÖZÇELİK

DENEY 6 TUNGSTEN FİTİLLİ AMPUL VE YARIİLETKEN DİYOT

Elektrik Enerjisi Güneşten Sağlanan Bir İş İstasyonunun Kablosuz Veri Takibinin Yapılması

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 2. HAFTA

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 5. HAFTA

GÜNEŞ ENERJİSİ VE FOTOVOLTAİK PİLLER SAADET ALTINDİREK

Elektrik Enerjisi Güneşten Sağlanan Bir İş İstasyonunun Kablosuz Veri Takibinin Yapılması

GÜNE LLER GÜNE LLER Güne pilleri, üzerlerine gelen güne ının (foton) enerjisini elektrik enerjisine dönü

Solar PV Paneller Genel Bilgi

YE-1030 GÜNEŞ HÜCRESİ (PV) EĞİTİM SETİ DENEY FÖYLERİ

Valans elektronları kimyasal reaksiyona ve malzemenin yapısına katkı sağlar.

GÜNEŞ ENERJİSİYLE DAMLA SULAMA SİSTEMLERİ İÇİN TASARIM ÖLÇÜTLERİ

Temel Elektrik Elektronik. Seri Paralel Devrelere Örnekler

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

Giriş DÜZCE ŞARTLARINDA BİR KONUTUN ENERJİ İHTİYACININ GÜNEŞ ENERJİSİ İLE KARŞILANMASI İÇİN EN UYGUN SİSTEMİN BELİRLENMESİ VE KURULUMU

Güneşten Elektrik Üretimi

FOTOVOLTAİK SİSTEM DENEY FÖYÜ

12. Ders Yarıiletkenlerin Elektronik Özellikleri

YAKIT PİLİ DENEY SETİ TEKNİK ŞARTNAMESİ

GÜNEŞ ENERJİSİ VE TEKNOLOJİLERİ

T.C. YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ESM 413 ENERJİ SİSTEMLERİ LABORATUVARI I

TEKNOLOJĐK UYGULAMALARDA KĐMYANIN ROLÜ

GÜNE ENERJ PV Sistemleri: PV uygulamaları

FOTOVOLTAİK GÜNEŞ GÖZELERİ VE GÜÇ SİSTEMLERİ

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) II. BÖLÜM

TEDAŞ-MLZ(GES)/ (TASLAK) TÜRKİYE ELEKTRİK DAĞITIM A.Ş. GENEL MÜDÜRLÜĞÜ FOTOVOLTAİK SİSTEMLER İÇİN DC ELEKTRİK KABLOLARI TEKNİK ŞARTNAMESİ

ÇATI MALZEMESĐ OLARAK GÜNEŞ ENERJĐSĐ SĐSTEMLERĐ

MODERN ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ VE KULLANİM ALANLARİ

YENİLENEBİLİR FOTOVOLTAİK ENERJİ

1. Diyot Çeşitleri ve Yapıları 1.1 Giriş 1.2 Zener Diyotlar 1.3 Işık Yayan Diyotlar (LED) 1.4 Fotodiyotlar. Konunun Özeti

Enerji : En basit anlamıyla, iş yapma yeteneğidir.başka bir deyişle, maddede var olan ısı veya ışık olarak açığa çıkan güç olarak da tanımlanabilir.

TEMEL ELEKTRONİK. Kondansatör, DC akımı geçirmeyip, AC akımı geçiren devre elemanıdır.

T.C. MALTEPE ÜNİVERSİTESİ Elektronik Mühendisliği Bölümü. ELK232 Elektronik Devre Elemanları

1. Yarı İletken Diyotlar Konunun Özeti

ŞEBEKE BAĞLANTILI GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİNDE SAHA DENETİMLERİ

Fotovoltaik Teknoloji

DC ac. Bu sistem, güneş panellerinden ürettiği DC elektriği inventör aracılığıyla 230V AC elektriğe çevirip. akülerde depolamaktadır.

GEPA BAR-24X2 24 V AKÜ REDRESÖR GRUBU

SICAKLIK ALGILAYICILAR

Hazırlayan: Tugay ARSLAN

T.C. YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ESM 413 ENERJİ SİSTEMLERİ LABORATUVARI I

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 7. Hafta. Aysuhan OZANSOY

Elektronik-I. Yrd. Doç. Dr. Özlem POLAT

DA DEVRE. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı ANALIZI

Yarıiletken devre elemanlarında en çok kullanılan maddeler;

KATI YALITIM MALZEMELERİ KALSİYUM SİLİKAT

İZMİR KEMALPAŞA ORGANİZE SANAYİ BÖLGESİ GÜNEŞ SANTRALİ UYGULAMASI

1 - Güneş Enerjisi ile Elektrik üretimi

G R. Güne Bacalar. Güne enerjisinden elektrik üretimi Is l Sistemler

Şekil 1: Diyot sembol ve görünüşleri

Selçuk KEÇEL YÜKSEK LİSANS TEZİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ EYLÜL 2007 ANKARA

Makine MühendisliM ŞANLIURFA 14:35 23 ARALIK 2009-MARDİN

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI RÜZGAR ENERJİSİ SİSTEMLERİ Eğitim Merkezi Projesi

4/26/2016. Bölüm 7: Elektriksel Özellikler. Malzemelerin Elektriksel Özellikleri. Elektron hareketliliği İletkenlik Enerji bant yapıları

ŞEBEKE BAĞLANTILI GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ SAHA DENETİM STANDARDLARI

Doğru Akım (DC) Makinaları

DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ

1. Kristal Diyot 2. Zener Diyot 3. Tünel Diyot 4. Iºýk Yayan Diyot (Led) 5. Foto Diyot 6. Ayarlanabilir Kapasiteli Diyot (Varaktör - Varikap)

TBS Aşırı Gerilim ve Yıldırımdan Korunma Sistemleri

Güneş Pili Verim Karakteristiği. Güneş pillerinin çıkış karakteristikleri bir I-V eğrisi biçiminde ifade edilir.

Eğitim Amaçlı Güneş Pili Sisteminin Kurulması Ve Kayseri Şartlarında Performansının Ölçülmesi

YENİLENEBİLİR ENERJİ TEKNOLOJİLERİ

VARAK YALDIZ. Güzel bir görüntü elde etmek amacıyla, sıcaklık ve basınç etkisiyle başka. folyonun üzerinde bulunan son derece

Malzemelerin elektriksel özellikleri

Dr. Fatih AY. Tel:

SİLİSYUM ESASLI İNTERMETALİK BİLEŞİKLER

6 Solrif. Polikristalin. PV modül60 hücre. Temel Özellikler. Güvenli Yatırım. Yüksek Kaliteli Malzemeler. Yapıya Entegre (BIPV) Uygulamalar

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 1. HAFTA

Doküman No: KK-PS R2-TR CODESEC PS120 GÜÇ KAYNAĞI ÜNİTESİ KURULUM VE KULLANICI KILAVUZU. Doc: KK-PS R2-TR

Ölçme Kontrol ve Otomasyon Sistemleri 8

Elektronik cihazların yapımında en çok kullanılan üç yarıiletken şunlardır,

EEME 210 ELEKTRONİK LABORATUARI

Geleceğin Enerji Çözümleri

2 MALZEME ÖZELLİKLERİ

Transkript:

Dr. Fatih AY Tel: 0 388 225 22 55 ayfatih@nigde.edu.tr

Güneş Pillerinin Yapısı ve Elektrik Üretimi Güneş Pillerinin Yapımında Kullanılan Malzemeler Güneş Pilleri ve Güç Sistemleri PV Sistemleri Yardımcı Ekipmanları 2

Güneş pilleri, sıcak su sistemlerinden sonra en yaygın ve ticari olarak kullanılan sistemlerdir. 3

Güneş pillerinin şebekeden bağımsız olarak kullanıldığı tipik uygulama alanları; - Haberleşme istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri - Petrol boru hatlarının katodik korunması - Metal yapıların (köprüler, kuleler vb) korozyondan korunması - Elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan ölçümler, hava gözlem istasyonları - Bina içi ya da dışı aydınlatma - Dağ evleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde elektrikli cihazlar 4

- Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompalama - Orman gözetleme kuleleri - Deniz fenerleri - İlk yardım, alarm ve güvenlik sistemleri - Deprem ve hava gözlem istasyonları - İlaç ve aşı soğutma - Otoyollarda haberleşme ve kontrol amaçlı 5

Katodik koruma 6

Solar su pompası 7

Solar su pompası 8

Otoyollarda kontrol, haberleşme, sinyalizasyon 9

10

11

12

13

Güneş ışınımında enerji taşıma birimleri olarak tanımladığımız fotonların enerjisi, yasak enerji aralığına eşit ya da ondan büyük ise, değerlik bandındaki bir elektrona enerjisini aktararak onu iletkenlik bandına çıkarır. 14

15

N-Tipi Yarı İletkenler P, As, Sb (5A) T=0 T>0 Si ye P atıldığında E bağ =0.045 ev Elektronlar ana taşıyıcıdır B, Al, Ga, In(3A) P Tipi

n-tipi yarıiletken 17

p-tipi yarıiletken 18

0.01 ev E d

Güneş pillerinde, elektron-boşluk çiftlerinin birbirinden ayrılarak, akımın oluşumun sağlayacak kuvvet, elektriksel karakteristikleri birbirinden farklı olan yarıiletkenlerin bir araya getirilmesiyle yapılan yarı-iletken diyotların ara yüzey bölgesinde oluşan elektrik alanı ile oluşur. Yük Bölgesi t=0 anı + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + t=t 1 anı 20

İleri Besleme (Forward Bias) Büyük miktarda taşıyıcı yarıiletken içinden ve eklem bölgesinden akarak yüksek akım ve düşük dirence neden olurlar.

Güneş Pili Tasarımı: Gelen güneş enerjisini etkin şekilde elektrik enerjisine çevirebilme özelliği olmalıdır Optik güçten maksimum derecede faydalanmak için güneş pilinin geniş yüzeye sahip eklem alanı olmalıdır Oluşacak elektron-boşluk çiftlerinin eklem bölgesine ulaşması maksimum olacak şekilde olmalıdır 23

Güneş Pili Tasarımı: Oluşan elektron-boşluk çiftlerini tekrardan birleşmeden toplayacak uçların yerleştirilmesi gerekir Yüzey yansımasını azaltacak ve yüzey birleşmesini azaltacak yansıtma önleyici kaplama ile kaplanmalıdır p-n bölgelerinde güç kaybını en az indirmek için çok küçük dirence sahip olmalıdır 24

25

26

Güneş pillerinde ışınım ile akım ve gerilimin değişimi 27

Güneş pilleri pek çok farklı malzemeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok kullanılan türleri; - Tek Kristalli Silisyum Güneş Pilleri - Çok Kristalli Silisyum Güneş Pilleri - İnce Film Güneş Pilleri 28

Tek Kristalli Silisyum Güneş Pilleri: Yüksek verim için kullanılır Maliyeti yüksektir Silisyumun elektriksel, optiksel ve yapısal özellikleri uzun süre değişmez Saf tek kristal üretim uzun süreli ve pahalı bir teknoloji gerektirir 29

Single_silicon_Ingot_production_process.flv 30

- Silisyum doğada Kum (Saflık derecesi çok düşük) Kuartz (Saflık derecesi yüksek >90) - Kuartz işlenerek silika elde edilir (%99 saflıkta) - Silikadan metalürji kalitesinde silisyum - Silisyum saflaştırılarak yarı iletken niteliğinde çok kristalli silisyum 31

- Süreç çok pahalı - Önce büyütme sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar halinde dilimleme - vegüneş Pilleri - Laboratuvar şartlarında verim %24 Ticari ürünlerde %15 in üzerinde 32

33

34

Çok Kristalli Silisyum Güneş Pilleri: Çok kristalli malzemede damarların kristal yapılarının birbirlerine göre yönlenmeleri dışındaelektriksel,optikselveyapısal özellikleri özdeştir. Damarların büyüklükleri kristalin kalitesi ile doğru orantılıdır. Damarlar arasındaki süreksizlik, özellikle elektriksel yük taşıyıcılarının aktarılmasında önemli ölçüde engelleyici rol oynar. 35

36

Çok Kristalli Silisyum Güneş Pilleri: Çok kristalli malzemenin elektriksel özellikleri küçülen damar büyüklüğü ile orantılı olarak bozulur Verim daha düşüktür Üretimi daha kolaydır ve daha az enerji gerektirir Üretimde en çok kullanılan «dökme» yöntemidir 37

Çok Kristalli Silisyum Güneş Pilleri: Başlangıç malzemesi tek kristalde olduğu gibi hazırlanır Erimiş yarıiletken kalitesindeki silisyum, kalıplara dökülerek soğumaya bırakılır Elde edilen bloklar daha sonra kare şeklinde kesilir Laboratuvar şartlarında verim %18 Ticari ürünlerde %14 38

İnce Film Güneş Pilleri: Kullanılan malzemenin ve işçiliğin azaltılması amacıyla yarıiletken malzemenin yüzeylere ince film şeklinde kaplanması fikrini doğurmuştur Cam, metal veya plastik folyo üzerine kaplama yapılabilmektedir Genellikle çok kristalli malzemelerdir Kalınlık 1-4 mikron arasında değişmektedir 39

Amorf Silikon Kadmiyum Tellürid Bakır İndiyum Diselenid 40

Amorf Silisyum: Kristal yapı özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim %10 dolayında, ticari modüllerde ise %5-7 civarındadır. Daha çok küçük elektronik cihaz uygulamaları için kullanılan bu tip güneş pillerinin ileride binalara entegre yarı saydam cam koruyucu yüzey ve enerji üreticisi olarak kullanılacağı öngörülmektedir. 41

Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çok kristal yapıda malzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi hücrelerde %16, ticari hücrelerde ise %7 verim elde edilmektedir 42

Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çok kristal pilde laboratuvar şartlarında%18, prototip modülde ise %10 verim elde edilmiştir 43

Güneş pillerinin ömürleri 20-25 yıla kadar çıkmış durumdadır. Birçok üretici 10 yıllık garanti vermektedir. Pil fiyatları ise 4-5 $/kwp civarındadır. 44

Modüllerin birim W başına fiyatlarının değişimi 45

PV sistemlerinin kurulu güç maliyeti değişimi 46

Tek bir güneş pilinden elde edilecek gerilim çok küçük (0.5-1 V) olduğundan, istenen gerilime uygun olacak sayıda güneş pili seri olarak bağlanır. Seri bağlı pillerin oluşturduğu birimgüneş modülü olarak adlandırılır. Güneş modülleri genellikle güneş pillerinin ön yüzeyinde EVA (ethylene viny acetata) kullanılarak geçirgen hale getirilir. Modül, camı korumak ve sistemi daha kullanılabilir sağlam bir yapıya sokmak için metal çerçeve ile çerçevelenir. 47

Güç çıkışını arttırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik model adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüllerden birkaç W değerinden Mega W değerlerine kadar sistem oluşturulabilir. 48

49

Bu sistemlerde güneşin yetersiz olduğu zamanlarda ya da özellikle gece süresince kullanmak üzere genellikle sistemde akümülatör bulundurulur. Modüller gün boyu ürettikleri kullanılmayan enerjiyi akülerde depolarlar. Akülerde meydana gelebilecek yüklenmeler dolayısıyla aşırı şarj ve deşarj durumlarında ise denetim sistemi (kontrol devresi) devreye girerek akımı keser. 50

51

Şebeke uyumlu alternatif akım elektriğinin gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme invertör eklenerek akülerdeki DC gerilim, 220 V, 50 Hz lik sinüs dalgalarına dönüştürülür. 52

Aküler: Güneş enerjisi sürekli bir enerji olmadığı için depolanması gerekmektedir. PV sistemlerde genellikle 12 V luk kurşun-asit bataryalar kullanılır. Nikel-Kadmiyum bataryalar pahalı olduğundan daha az tercih edilirler. PV sistemlerine özel kurşun-asit akümülatörler üretilmektedir. Asit ve aktif madde miktarları daha fazla olduğu için ömürleri uzundur. Genellikle bir tesise ait akü kapasitesi bu tesisin günlük elektrik tüketiminin 5 katı kadar olmalıdır. Ömürleri 5 yıldır. 53

Elektronik Şarj Regülatörü: Aküyü aşırı şarjdan ve elektrik boşalmalarından korumak için kullanılan cihazlardır. Voltaj tamamen şarjlı akü seviyesinin üstüne çıktığında regülatör PV sisteminden akımı keser. Regülatör akü içindeki voltaj ayarlanmış olan bir boşalma seviyesinin altına düştüğü zaman da yükü keserek aküyü korur. Piyasadaki basit regülatörler sadece yükten koruma görevini yerine getirirler. 54

İnvertör: PV sistemleri genellikle 12 V luk bir doğru akım üretmek için tasarlanırlar. 220 V luk bir alternatif akım gerekliolduğunda bu dönüştürme invertör ile yapılır. Böyle bir invertör kullanılmasında durumunda %15 e kadar bir güç kaybı meydana gelmektedir. Sistemin diğer elemanları ise; kablolar, bağlantı elemanları, devre anahtarları, bağlantı kutuları, elektrik sigortaları ve diğer küçük elemanlardır. 55

Bu ders ve içeriği oluşturulurken «Güneş Enerjisi» kitabı (Prof.Dr.Abdulvahap YİĞİT ve Yrd. Doç. Dr. İbrahim Atmaca) ders kitabı olarak kullanılmıştır. 56