FOTOVOLTAİK (PV) TEKNOLOJİLERİ. Prof. Dr. Süleyman ÖZÇELİK sozcelik@gazi.edu.tr



Benzer belgeler
GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) I. BÖLÜM

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

FOTOVOLTAIK HÜCRELERIN YAPıSı VE ÇALıŞMA PRENSIPLERI DOĞRUDAN ELEKTRIK ÜRETIMI

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

Dr. Fatih AY. Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

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

Fotovoltaik Teknoloji

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

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

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

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

Enerji Band Diyagramları

TEKNOLOJĐK UYGULAMALARDA KĐMYANIN ROLÜ

GÜNEŞ PİLLERİNİN ENERJİ DÖNÜŞÜM KALİTESİNİ ETKİLEYEN ÖNEMLİ FAKTÖRLER. HAZIRLAYAN: Ercan ZENGİN

GÜNEŞ ENERJİSİ VE FOTOVOLTAİK PİLLER SAADET ALTINDİREK

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

PV PANELLERİN YAPISI VE PANELLERDEN ELEKTRİK ÜRETİMİNE SICAKLIĞIN ETKİSİ

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

GÜNEŞ ENERJĐSĐ VE YENĐLENEBĐLĐR ENERJĐ KAYNAKLARI

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

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

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) II. BÖLÜM

YENİLENEBİLİR ENERJİ TEKNOLOJİLERİ. Yrd. Doç. Dr. Rüştü EKE Temiz Enerji Kaynakları Ar-Ge Merkezi

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

Fotovoltaik, Güneş Elektriği Sistemleri, Modelleme, Kurulum ve Analizi Kursu 11 Nisan 2009 İTÜ Süleyman Demirel Kültür Merkezi, Maslak, İstanbul

Yenilenebilir Enerji Kaynakları. Doç. Dr. Ersan KABALCI Mühendislik Mimarlık Fakültesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü

GÜNEŞ PİLLERİNİN ÇATI DİZAYNINDA KULLANILMASI

GÜNE ENERJ PV Sistemleri: PV uygulamaları

GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ (GES) BİLGİLENDİRMESİ

InGaAs/InP ve InGaAs/GaAs KUANTUM KUYULU GÜNEŞ HÜCRELERİNİN ÜRETİMİ ve KARAKTERİZASYONU. Kürşat KIZILKAYA YÜKSEK LİSANS TEZİ FİZİK

GÜNEŞ ENERJİSİ VE GÜNEŞ PİLLERİ

Mikromorf Fotovoltaik Paneller. Mimta Mimarlık Taahhüt Sanayi ve Ticaret Ltd.Şti. 1

T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MM G Ü Z D Ö N E M İ

Geleceğin Enerji Çözümleri

YENİ YAPI MALZEMESİ FOTOVOLTAİK PANELLER, ÖZELLİKLERİ VE TARİHÇESİ

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

Güneş Enerjisini Doğrudan Elektrik Enerjisine Çevirme Sektörü Fotovoltaik Değer Zinciri Dünya ve Türkiye

Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi TÜRKİYE 10. ENERJİ KONGRESİ FOTOELEKTROLİZ YOLUYLA HİDROJEN ÜRETİMİ

GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ

III-V GRUBU GÜNEŞ HÜCRESİ GELİŞTİRİLMESİ VE PROTOTİP YOĞUNLAŞTIRICILI FOTOVOLTAİK MODÜL ÜRETİMİ. Yunus ÖZEN DOKTORA TEZİ FİZİK ANABİLİM DALI

12. Ders Yarıiletkenlerin Elektronik Özellikleri

SOLAREX İSTANBUL Güneş Enerjisi & Teknolojileri Fuarı

GÜNE ENERJİSİ ELEKTRİK UYGULAMALAR

Bu yayın Avrupa Birliği ve Türkiye Cumhuriyeti nin mali. katkısıyla hazırlanmıştır. Bu yayının içeriğinden yalnızca İskilip

Hacettepe Üniversitesi - Yeni ve Temiz Enerji

ÇATI MALZEMESĐ OLARAK GÜNEŞ ENERJĐSĐ SĐSTEMLERĐ

Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

Your partner for Photovoltaik.

Temel Elektrik Elektronik. Seri Paralel Devrelere Örnekler

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

1. SOLAR RADYASYONUN ÖLÇÜLMESİ

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

14. RLC Enerji Günleri Türkiye de Solar Enerji Sistemleri

Güneş Enerjisi. Şafaktan Günbatımına. From Dawn Till Dusk

FOTOVOLTAİK GÜNEŞ GÖZELERİ VE GÜÇ SİSTEMLERİ

YENİ YARI-İLETKEN TEKNOLOJİLERİ

1 - Güneş Enerjisi ile Elektrik üretimi

EES 487 YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI DÖNEM PROJELERİ 2013 Doç.Dr.Mutlu BOZTEPE

Güneş Enerjisi ve Fotovoltaik Piller COŞKUN DERAN

MİMARİDE İNCE FİLM FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİ

Mehmet Zile. Uygulamalı Teknoloji Yüksekokulu Mersin Üniversitesi Özet. 2. Güneş Ve Rüzgar Enerji Sistemleri İle İlgili Bilgiler

GÜNEŞTEN ELEKTRİK KAZANAN, KAYBEDEN YA DA MASUM KURBAN? Dr. Baha Kuban - ŞİŞECAM

AKHİSAR CUMHURİYET MESLEKİ VE TEKNİK ANADOLU LİSESİ YARI İLETKENLER

Abs tract: Key Words: Yüksel OĞUZ Abdil KARAKAN Bahtiyar USLU

KULLANIMLARI. Solar Decathlon 2009 Birincilik Ödülü Alan Bina, ABD. ünya Çevre ve Gelişim Komisyonu, Sürdürebilirliği, bugünün gereksinimlerinin

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

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

Güneş Enerjisinden Fotovoltaik Yolla Elektrik Enerjisi Üretme Sektörünün Güncel Verileri

MONOKRİSTAL GÜNEŞ PİLİ SİSTEMLERİNDE ELEKTRİK ENERJİ ANALİZİ. Arkan I. ISMAEL YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK- ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ

Değirmen sk. Nida kule No:12 Kat: Kozyatağı / Kadıköy / Istanbul / Turkey Phone : fax:

ÖZEL EGE LİSESİ GÜNEBAKAN PANELLER

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

Yarıiletken devre elemanlarında en çok kullanılan maddeler;

GaAsP/GaAs ve InGaN/GaN p-n EKLEM YAPILARININ. OPTİK ve YAPISAL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ. Saime Şebnem ÇETİN DOKTORA TEZİ FİZİK GAZİ ÜNİVERSİTESİ

GÜNEŞ PİLLERİ VE ÖZELLİKLERİ Batur BEKİROĞLU Dr. Vatan TUĞAL Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Elektrik Eğitimi Bölümü Göztepe, İstanbul

Konya Sanayi Odası. Ocak Enis Behar Form Temiz Enerji twitter/enisbehar

YÜKSEK LİSANS TEZİ. Mehmet Fatih BEYOĞLU

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

GÜNEY GRUP ENERJİ ÇEVRE DANIŞMANLIK. GÜNEY GRUP ENERJİ ÇEVRE DANIŞMANLIK A.Ş. bir GÜNEY PROJE TAAH. SAN. TİC. LTD. ŞTİ. İştirakidir.

GÜNEŞ ENERJİSİYLE DAMLA SULAMA SİSTEMLERİ İÇİN TASARIM ÖLÇÜTLERİ

FOTOVOLTAİK SEKTÖRÜ TEDARİK ZİNCİRİ BAKIŞI. Dr. Baha Kuban - CleanGlobe

MAKİNA MÜHENDİSLER ODASI ADANA

Türkiye nin ve dünyanın enerji sorununa nihai çözüm: Güneş Enerjisi

Fotovoltaik Teknoloji. Dr. Osman Turan Makine ve İmalat Mühendisliği Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi

DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ

KRİSTAL KUSURLARI BÖLÜM 3. Bağlar + Kristal yapısı + Kusurlar. Özellikler. Kusurlar malzeme özelliğini önemli ölçüde etkiler.

Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Fizik Mühendisliği Bölümü Tandoğan-ANKARA

Trakya University Journal of Engineering Sciences

YENİLENEBİLİR FOTOVOLTAİK ENERJİ

Optoelektronik Tümleşik Devreler HSarı 1

BULGULAR SONUÇ VE TARTIŞMA ÖNERİLER...9 KAYNAKÇA...9

İstanbul Bilgi Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği. Çevreye Duyarlı Sürdürülebilir ve Yenilenebilir Enerji Üretimi ve Kullanımı

Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi İÇİNDEKİLER

Türkiye nin ve dünyanın enerji sorununa nihai çözüm: Güneş Enerjisi

Güneş Enerjisinden Maksimum Enerji Sağlayarak Bir Binanın Aydınlatılması ve Isıtılması. Dr. Sinan Pravadalıoğlu

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

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

ŞEBEKE BAĞLANTILI FOTOVOLTAİK ELEKTRİK ÜRETİM SİSTEMLERİNİN GÜÇ KALİTESİNE ETKİLERİ VE PERFORMANS ANALİZİ

Güneş Enerjisi ile Elektrik Üretimi. Yöntem ve Teknolojiler 19 Aralık 2008 Emre Songür

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

Transkript:

FOTOVOLTAİK (PV) TEKNOLOJİLERİ Prof. Dr. Süleyman ÖZÇELİK sozcelik@gazi.edu.tr

Sunum İçeriği 1. Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi 2. PV hücrelerin çalışma ilkesi 3. PV hücrelerin kullanım alanları 4. Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar 5. Kaynaklar 2

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi 1839'da Alexander Edmond Becquerel, platin tabakalar üzerinde yaptığı bilimsel çalışmalar sırasında ilk fotovoltaik etkiyi saptadı. 1873'te Willoughby Smith, selenyumun içindeki fotoiletkenliği keşfetti. İlk basit fotovoltaik düzeneği oluşturdu. Yanda kendi çizimini görmekteyiz. 1877 de W.G. Adams ve R.E. Day, yaptıkları çalışmalarla katı maddelerin de fotovoltaik etki oluşturabildiğini kanıtladılar. 1883'te Charles Fritts, selenyum kullanarak ilk fonksiyonel %1 verimli PV hücreyi geliştirdi. 3 3

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi 1946 da Russell Ohl, modern PV hücresi patentini aldı. 1954 de Bell Laboratuarlarında, %6 verimli silisyum PV hücreler oluşturuldu. 1957 de Hoffman Elektronik, % 8 verimli silisyum PV hücreler geliştirdi. 1958 de Hoffman Elektronik, % 9 verimli silisyum PV hücreler geliştirdi. Aynı yılda Vanguard I isimli uzay aracında ilk defa PV hücreler kullanıldı. Bu hücreler, 100 cm 2 ye 0.1W güç üretiyorlardı. 1960 da Hoffman Elektronik, % 14 verimli silisyum PV hücreler geliştirdi. 4 4

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi 1970 de Zhores Alferov, GaAs hetero-eklem PV hücrelerini oluşturdu. 1970 lerin sonunda Petrol krizi ile, Alternatif enerji kaynakları arayışı başladı. PV hücrelere ilgi arttı. PV hücrelerin AR-GE ve üretimi hızlandı. 1985 de New South Wales Üniversitesinde, % 20 verimli silisyum PV hücreler geliştirildi. 1988 de Applied Solar Energy Corp., %17 verimli iki-eklemli PV hücrelerin seri üretimine geçti. 1989 da Applied Solar Energy Corp., %19 verimli iki-eklemli PV hücreler geliştirdi. 5 5

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi 1993 de Applied Solar Energy Corp., %20 verimli iki-eklemli PV hücrelerin üretimine geçti. 2000 de %20 verimli üç-eklemli PV hücreler geliştirildi. 2002 de %26 verimli üç-eklemli PV hücreler geliştirildi. 2005 te %28 verimli üç-eklemli PV hücreler geliştirildi. 6 6

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi 2006 da Spectrolab, %40 verimli üç-eklemli PV hücreler geliştirdi. 2008 de NREL, %40.8 verimli üç-eklemli PV hücre geliştirerek, dünya rekoruna imza attı. 2009 da Spectrolab, %41.6 verimli üç-eklemli PV hücre geliştirerek, rekorun yeniden sahibi oldu. 7 7

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi Günümüzde, PV hücreler için araştırmaları 3 grupta inceleyebiliriz. 1. Kristal silikon PV hücreler 1. Tek-kristal (monokristal) PV hücreler (c-si) 2. Çoklu-kristal (polikristal) PV hücreler (mc-si) 2. İnce film PV hücreler 1. Amorf Silikon PV hücreler (a-si) 2. Kadmiyum Tellür (CdTe) PV hücreler 3. Bakır İndiyum Galyum (di)selenyum (CIGS) PV hücreler 3. III-V grubu PV hücreler 1. Kuantum Kuyulu hücreler Resim 1. Örnek bir maskeleme 2. Çok eklemli Hücreler 4. Ar-Ge aşamasında olan diğer PV hücreler 8 8

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi 9 9

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi AR-GE aşamasında olan diğer PV hücreler için öngörülen maliyet ise yaklaşık 0.4 $/W civarındadır. 10 10

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi Kristal silikon PV hücreler Silisyum yarıiletken özellik gösteren ve PV hücre yapımında en çok tercih edilen materyallerin başında gelir. Oksijenden sonra yeryüzünde en çok bulunan element olan silisyumun, doğada en yaygın biçimi kuartz ve kumdur (SiO 2 ). SiO 2 işlenerek %99 silika elde edilir. Daha sonra silikadan elektronik teknolojisinde kullanılabilen (%99.9999) silisyum sağlanabilmektedir. 11 11

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi Kristal silikon PV hücreler 12 12

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi Kristal silikon PV hücreler: Tek-kristal (monokristal) PV hücreler (c-si) Yarıiletken endüstrisinin çoğu tek-kristal silisyuma dayandırılmış olduğundan, üretim sürecine ilişkin büyük bir teknoloji tabanı bulunmaktadır. Ancak saf tek-kristal silisyum üretimi oldukça zor ve pahalı bir teknolojiyi gerektirmektedir. İlk ticari PV hücrelerinde, Czochralski kristal çekme tekniği ile büyütülen tekkristal silisyum kullanılmıştır. 13 13

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi Kristal silikon PV hücreler: Tek-kristal (monokristal) PV hücreler (c-si) 14 14

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi Kristal silikon PV hücreler: Tek-kristal (monokristal) PV hücreler (c-si) 15 15

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi Kristal silikon PV hücreler: Tek-kristal (monokristal) PV hücreler (c-si) 16 16

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi Kristal silikon PV hücreler: Tek-kristal (monokristal) PV hücreler (c-si) 17 17

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi Kristal silikon PV hücreler: Çoklu-kristal (polikristal) PV hücreler (mc-si) Çoklu-kristal PV hücre üretiminde en çok kullanılan yöntem dökme yöntemidir. Çok kristalli silisyumda başlangıç malzemesi, tek kristalli silisyumda olduğu gibi hazırlanır. Aranan saflık derecesi de benzer basamakta olmalıdır. 18 18

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi Kristal silikon PV hücreler: Çoklu-kristal (polikristal) PV hücreler (mc-si) 19 19

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi İnce film PV hücreler: 20 20

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi İnce film PV hücreler: Resim 1. Örnek bir maskeleme 21 21

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi İnce film PV hücreler: 22 22

i-inp III-V Grubu PV Hücreler 1. Kuantum Kuyulu PV Hücreler Büyük bant aralığına sahip yarıiletken malzeme içerisinde, küçük bant aralığına sahip malzemenin çok ince katmanlar halinde üretilmesi ile elde edilir. Küçük bant aralığına sahip malzemenin soğurma özelliği ile fotoakımın artması, çıkış gerilimininse azalmaması hedeflenir. Kuantum kuyulu güneş pillerinde (QWSC) teorik verim sınırı %44 civarındadır. Kuantum kuyuları, özellikle fotovoltaik (PV) cihazların performansını artırmak amacıyla, solar spektrumun iyi uyumunu elde etmek için çok katmanlı yapı içerisine (p-n eklem içerisine) yerleştirilir. QWSC teknolojisi yüksek dönüşüm verimliliğine sahip cihazların geliştirilmesine önemli bir adaydır. 23

III-V Grubu PV Hücreler 2. Çok eklemli PV hücreler p-n eklemlerinin üst üste bindirilmesiyle oluşturulan yapılar çok eklemli güneş hücreleri olarak adlandırılır. Çok eklemli ardışık güneş pilleri, farklı bant aralığına sahip malzemelerin üst üste konulması ile elde edilmektedir. Fotovoltaik hücrelerde verimin optimum değeri için, fotovoltaik hücrenin, güneş spektrumunun mümkün olduğu kadar büyük bölümünü soğurması hedeflenir. Bu yüzden çok eklemli yapıyı oluşturan hücrelerin bant aralıklarının bu büyük spektrumu kapsaması istenir. Üst hücre Tünel Diyot Orta hücre Tünel Diyot Alt hücre Kep Pencere BSF Pencere BSF Pencere n+ GaAs n+ AlInP n+ InGaP p+ InGaP p+ AlInGaP p+ GaAs n+ GaAs n+ InGaP n+ GaAs p+ GaAs p+ InGaP n+ GaAs p+ GaAs n+ AlGaAs n+ Ge Alttaş p+ Ge 24

III-V Grubu PV Hücreler Çok eklemli PV hücreler Günümüzde üretilen üç eklemli yapılarda; GaInP (1.9 ev), GaAs (1.4 ev) ve Ge (0.7 ev) kullanılmaktadır. Tek alttaş üzerinde farklı yarıiletken katmanların direkt olarak büyütüldüğü çok eklemli güneş hücrelerinde de; optik geçirgenliğin ve maksimum akım iletkenliğinin sağlanması için bütün katmanların kristal yapılarının uyumlu olması gerekmektedir. Yoğunlaştırıcı optik sistem Çok eklemli güneş pilinin çıkış akımı, eklemlerin ayrı ayrı ürettiği akımların küçüğü ile sınırlıdır; bu nedenle bu hücrelerdeki seri yapı, akım uyumunu kaçınılmaz kılmaktadır. Güneş ışınımının yoğunlaştırılması ile %43 dönüşüm verimliliğine sahip hücreler üretilebilmektedir. Isı transferi PV hücre 25

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi AR-GE aşamasında olan diğer PV hücreler: Organik PV hücreler, ardışık eklemli (tandem) PV hücreler, kuantum kuyulu PV hücreler geliştirilmekte olan yeni nesil PV hücrelerdendir. Araştırmaları devam eden bu teknolojide ürünler ticarileşmeye geçiş aşamasındadır. Organik PV hücrelerin düşük maliyetleri gelecek için umut verirken, düşük verimleri ve ömür problemlerinin çözümüne yönelik ar-ge çalışmaları devam etmektedir. Çok eklemli hücreler, ulaştıkları yüksek verimden dolayı ilgi odağı haline gelmektedir. 26 26

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi AR-GE aşamasında olan diğer PV hücreler: 27 27

Fotovoltaik (PV) teknolojilerin tarihsel gelişimi 28 28

PV hücrelerin çalışma ilkesi PV hücrelerin çalışma ilkesi fotovoltaik olayına dayanır. Üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. PV hücrenin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir. Fotovoltaik olayda güneş ışığını soğuracak malzeme, yasak enerji aralığı güneş spektrumu ile uyumlu ve elektrik yüklerinin bir birinden ayrılabilmesine izin verebilecek özellikte bir yarıiletken olmalıdır (Si, GaAs, CdTe gibi). 29 29

PV hücrelerin çalışma ilkesi Basitçe bir PV hücre, yarıiletkende n-tipi ve p-tipi bölgeler oluşturularak gerçekleştirilebilir. Oluşturulan bu n-tipi ve p-tipi bölgelerin geçiş bölgesindeki p-n eklemi kesiminde, doğal olarak bir elektrik alanı kurulur. Yarıiletken malzemenin PV hücre olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik olayın sağlanması gerekir. Fotovoltaik olay iki aşamada sağlanır: - İlk olarak eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur. - İkinci olarak ise; elektron-hol çiftleri bölgedeki elektrik alan yardımı ile birbirlerinden ayrılır. Böylelikle, birbirlerinden ayrılan elektron-hol çiftleri, PV hücrenin uçlarında yararlı bir güç çıkışı oluştururlar. 30 30

PV hücrelerin çalışma ilkesi 31 31

PV hücrelerin çalışma ilkesi PV hücrelerin yüzeyine güneş ışığı düştüğünde bu elektrik alanı momentum (kuvvet) sağlar ve ışıkla uyarılmış elektronlar oluşur. Hücre bir devreye bağlandığında elektrik akımı meydana gelir. 32

PV hücrelerin çalışma ilkesi 33 33

PV hücrelerin kullanım alanları Trafik işaret lambalarında Cep telefonlarının şarj edilmesinde Bahçe aydınlatmasında Sokak aydınlatmasında Güneş arabalarında Uçaklarda Hesap makinelerinde Saatlerde Yapay uydularda Güneş kulelerinde Yemek pişirilmesinde Giysi ve çantalarda 34 34

PV hücrelerin kullanım alanları Waldpolenz PV Güç Santrali, Almanya (40MW) 35 35

PV hücrelerin kullanım alanları Marcantonio Bentegodi Stadyumu, İtalya 36 36

PV hücrelerin kullanım alanları Solucar Platformu, Üç Enerji Kulesi, İspanya 37 37

PV hücrelerin kullanım alanları Londra Belediye Binası, İngiltere 38 38

PV hücrelerin kullanım alanları Fotovoltaik Dağlar, Fransa 39 39

PV hücrelerin kullanım alanları Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü, Türkiye 40 40

PV hücrelerin kullanım alanları Muğla Üniversitesi Rektörlük Binası, Türkiye 41 41

PV hücrelerin kullanım alanları Gazi Üniversitesi Teknopark, Türkiye Kapasite: 300 kw 42 42

Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar V80H MBE sistemi; V80H MBE sistemi, Ülkemizde ilk olarak Gazi Üniversitesi Fizik Bölümünde kurulan katıkaynaklı Moleküler Demet Epitaksi Sistemidir. 43 43

Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar V80H MBE sistemi; 44 44

Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar V80H MBE sistemi; 45 45

Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar Kuantum kuyulu PV hücre yapıları; p + -GaAs (kep) 10 nm AlGaAs pencere tabaka n + -InP (kep) 10 nm AlGaAs pencere tabaka p + -GaAs 300 nm InGaP/GaAs (80nm/8nm) MQW n + -InP 200 nm InP/InGaAsP/ (80nm/8nm) MQW n + -GaAs, 200 nm p + -InP, 300nm n-gaas (Alttaş) p-inp (Alttaş) (a) (b) Kuantum kuyulu (a) InGaAs/GaAs ve (b) InGaAsP PV hücrelerin yapıları 46 46

Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar Neden çok eklemli PV hücreler? PV hücreler, güneş spektrumunun bazı bölgelerini foto akıma dönüştürebilirler. Bu dönüşüm doğrudan bant aralığı ile ilgilidir. Daha fazla bölgeden foto akım dönüşümü sağlayabilmenin yolu, farklı bant aralıklı hücreleri üst üste getirebilmekle olur. 47 47

Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar Çok eklemli PV hücre yapısı: p + -GaAs (kep) 10 nm p-ingap 200 nm 2. hücre, E g (2) = 1.8 ev n-ingap 300 nm tünel diyot p + -GaAs 15 nm p + -AlGaAs 15 nm p-gaas, 200 nm n + -GaAs 15 nm n + -AlGaAs 15 nm 1.hücre, E g (1)= 1.42 ev n-gaas (Alttaş) İki eklemli InGaP/GaAs PV hücrelerin yapıları 48 48

Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar Çok eklemli PV hücre yapısı: n + -InP (kep) 10 nm 2. hücre, E g (2) = 1.8 ev 1. hücre, E g (1)= 1.2 ev n-ingap 200 nm p-ingap 300 nm n-ingaasp, 200 nm p-ingaasp, 300nm tünel diyot n + -AlGaAs 15 nm p + -AlGaAs 15 nm p-inp (Alttaş) İki eklemli InGaP/InGaAsP/InP PV hücrelerin yapıları 49 49

Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar Çok eklemli PV hücre yapısı: Hücre III pn-ingap (1.92eV) Tünel eklem Hücre II pn-gaas (1.42 ev) Tünel eklem Hücre I pn-ge (0.66 ev) Üç eklemli InGaP/GaAs/Ge PV hücrelerin yapıları 50 50

Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar Geliştirdiklerimiz; 51 51

Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar Geliştirdiklerimiz; Geliştirdiğimiz PV hücreler, yurtdışındaki ileri araştırma kuruluşlarında geliştirilen hücrelerle verim ve ömür bakımından yarışabilir niteliktedir. 52 52

Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi ndeki Çalışmalar Geliştirdiklerimiz; 53 53

Kaynaklar 1. http://electronics.ege.edu.tr/boztepe/download/ees487lecture4.pdf 2. http://en.wikipedia.org/wiki/file:solar_cell.png 3. http://en.wikipedia.org/wiki/timeline_of_solar_cells 4. http://www.nihanakin.com/?p=271 5. http://www.gunessistemleri.com/guneshucreleri.php 6. http://org.ntnu.no/solarcells/pages/generations.php 7. http://tr.wikipedia.org/wiki/g%c3%bcne%c5%9f_pili 8. http://www.physorg.com/news193557233.html 9. http://pascalschniepp.blogspot.com/2009/08/is-this-interesting-konarka-and-its.html 10. http://www.infinitepower.org/pdf/factsheet-11.pdf 11. http://www.stbenerji.com/index.htm 12. http://umumble.com/blogs/company_intel/385/ 13. http://www.top-alternative-energy-sources.com/solar-cell.html 14. http://www.gunessistemleri.com/uretimsureci.php 15. Mustafa Karamanav, Güneş enerjisi ve güneş pilleri, Sakarya Üniversitesi, Mayıs 2007. 16. Roger A. Messenger, Jerry Ventre, Photovoltaic Systems Engineering, CRC press, 2004. 54 54

TEŞEKKÜRLER...