3. FOTO VOLTAIK SİSTEM ELEMANLARI ( PARÇALARI)

3. FOTO VOLTAIK SİSTEM ELEMANLARI ( PARÇALARI) 3.1 Foto Voltaik Modüller (Kollektörler) 3.1.1 Hücrelerin Bağlanması Solar hücrelerin tek-tek verimliliklerinin düşük olması nedeni ile bir kollektörde yeteri kadar hücrenin birbirine bağlanması gerekmektedir. Bu amaca ulaşmak için bir Hücrenin arka bölgesindeki kontak yerinin diğer hücrenin kontak yeri ile lehimlenmesi gerekmektedir. Bazı solar hücre üreticileri bu lehimleme işleminde kurşunsuz lehim kullanırken, bazı üreticiler ise, kurşunlu lehimler kullanmaktadır. Hücrelerin ön yüzeylerinde bulunan eksi (-) bölgesi ile, arka yüzeylerinde bulunan artı(+) bölgeleri seri halde birbirlerine lehimlenir. Hücreler arasındaki boşluk sadece bir kaç milimetredir. Resim 3.1.1.1 Kristalize Slisiyum hücrelerinin birbirlerine lehimlenmesi Foto voltaik kollektörlerin seri üretimlerinde otomatik lehimleme aletleri kullanılır. Ancak bazı özel solar kollektörlerin yapımında hücreler birbirlerine çalışanlar tarafından (manuel olarak) lehimlenir. Genel olarak, standart kollektörlerde 36 ile 72 solar hücre birbirlerine lehimlenmiştir. Resim 3.1.1.2 Çalışanlar tarafından ve otomatik olarak lehimlenen solar hücreler Bu derleme Lemsolar a aittir. Derlemenin tümü yada bir kismi Lemsolar in yazili izni olmadan cogaltilamaz ve kullanilamaz 1

Birbirlerine seri olarak bağlanmış ince-tabaka hücreleri Kristalize olmuş hücreler teker-teker birbirlerine lehimlenirler. İnce tabaka solar hücrelerinde, elektrik bağlantısı, hücrelerin üretimi sırasında, her bir hücrenin birbirinden ayrıldığı nokta da, hücre içerisine monte edilir. Cam TCO-kontak bölgesi Solr hücre tabakasi Eketrik akimi Metal tabaka, arka bölge kontak noktasi Resim 3.1.1.3. Amrof Sliisyum yada CdTe solar hücresinin seri olarak bağlanma şekli 3.1.2 Hücrelerin korunması Solar hücrelerin özelliklerini uzun süre koruyabilmeleri için, mekanik etkilere, rutubet ve kötü hava şartlarına farkı korunmaları gerekmektedir. Bu Işlem şeffaf bir malzeme ile, aynı zamanda hücrelerin elektriksel izolasyonu ile gerçekleştirilir. Malzemenin statik olarak stabil hale getirilmesi için, kaplanacak malzeme için taşıyıcı ayrı bir malzeme gerekmektedir. Bu tasıyıcı malzeme olarak genelde, cam, Akril camlar, makrolon, metal, plastik malzemeler olabilir. Solar hücreler, üretim yöntemlerine bağlı olarak, ya taşıyıcı malzemenin arkasına yada iki taşıyıcı malzemenin arasına yerleştirilir. Burada önemli olan, solar hücrelerin ön yüzeyine ( güneş ışınlarını aldığı yüzeye), güneş ışınlarının solar hücreye geçmesini sağlamak amacıyla, yüksek şeffaflıkta (transparentlikte) bir malzemenın kaplanmasıdır. Bundan dolayıdır ki, genelde, önyüzeyler için taşıyıcı malzeme olarak çok az demiroksid içeren beyaz camlar kullanılır. Bu sayede güneş ışınlarının %92 sının solar hücreler üzerine düşmesi sağlanır. Çok az miktarda kullanılan demiroksid sayesinde, cam üzerine düşen güneş ışınlarının geriye yansıması azlatılmıştır. Bu tip cam lar normal camlara göre, biraz yeşilimsidir. Bu derleme Lemsolar a aittir. Derlemenin tümü yada bir kismi Lemsolar in yazili izni olmadan cogaltilamaz ve kullanilamaz 2

Kullanılan camlar, üzerlerine uygulanacak yüksek termik baskılara farkı dayanabilmeleri için, önceden, üretimleri sırasında gerilime tabi tutulurlar. Üretim sırasında gerilime tabi tutulan bu tip camlar solar camlar olarak adlandırılır. Normal de bu tip camların kalınlıkları 4 mm dir, ancak, daha büyük solar kollektörler de bu cam kalınlıkları 10 mm ye kadar çıkartılır. Solar cam üreticileri, solar hücreler üzerine düşen güneş ışığı oranına %92 lerden daha yüksek noktalara çekmek için değişik çalışmalar yapmaktadır. Antireflex camlar olarak bilinen bu tip camlarda, cam yüzeyleri son dönemler de değişik nano malzemeler ile kaplanarak, güneş ışınlarından faydalanma oranları %97 lere kadar çıkartılmıştır. Bazı solar cam üreticileri, daldırma banyosu yöntemi ile oldukça poröz bir silisyumdioksit ( sol-gel yöntemi) tabakası elde edelerken, bazı üreticiler de cam yüzeylerini silisyumnitrid ile kaplamakta, bazıları da kumlama yöntemi ile cam yüzeyinde puslu bir tabaka oluşturarak, güneş ışınlarının cam yüzeyinden yansımalarını engellemeye çalışmaktadırlar. Resim 3.1.2.1Değişik anti-reflex cam yüzeyleri Etilen-Vinil-Asetat (EVA) ile kaplanması Solar hücrelerin etilen-vinil-asetat ile kaplama işlemi alçak-yüksek basınç lı odalarda yaklaşık 150oC de gerçekleştirilir. Bu proses sırasında eriğik halindeki EVA, solar hücrelerin tüm yüzeylerine yayılarak, yüzeyleri kaplar. EVA nin yüzey kontak bölgeleri, Ultraviole ışınlara ve kötü hava şartlarına karşı korunabilmesi gerekmektedir. Bu korunmayı gerçekleştirmek için genelde, çok yüksek şeffaflık yüzeyine sahip özel olarak sertleştirilmiş cam dilimler kullanılır. Solar hücrelerin arka yüzeyleri de transparent Bu derleme Lemsolar a aittir. Derlemenin tümü yada bir kismi Lemsolar in yazili izni olmadan cogaltilamaz ve kullanilamaz 3

olmayan-opak- bağlayıcı foliler ile kaplanır (bazı üreticiler opak foli yerine özel sertleştirilmiş cam dilimleri de kullanmaktadır). EVA ile kaplama metodu, satndart olarak tüm üreticiler tarafından kullanılmaktadır. Bu yöntem ile 2m*3m boyutundaki modüller rahatlıkla işlem görürler. Beyaz cam EVA ile kaplanmış solar hücreler Opak foli Beyaz cam EVA ile kaplanmış solar hücreler Cam Foli,transparent EVA ile kaplanmış solar hücreler Opak Foli edici Foli,transparent Metal EVA ile kaplanmış solar hücreler Stabil edici Resim 3.1.2.2.sırasıyla; Cam-Foli-Modül (EVA); Çift cam modül (EVA); Metal-Foli Modül (EVA); Foli-Modül (EVA) Poli-Vinil-Butüral (PVB) ile kaplanması Foto Voltaik modüllerin cam çatılara yada direk duvar yüzeylerine monte edilmesi durumunlarında, modül yüzeylerinde mutlaka kırılmaz camlar kullanılmalıdır. PVB folileri yıllardır cam sanayinde kırılmaz cam üretimde ara foli olarak kullanılmaktadır. Solar piyasasında yıllardır çift camlı ve PVB ile kaplanmış modüller bulunmaktadır. Çift camlı solar modüller de IEC 61215, 61646 ve SK II standartları içerisindedir. Bu derleme Lemsolar a aittir. Derlemenin tümü yada bir kismi Lemsolar in yazili izni olmadan cogaltilamaz ve kullanilamaz 4

Beyaz cam PVB iceriisndeki kristalize olmus hücreler cam Resim 3.1.2.3 PVB ile kaplanmış çift camlı solar hücreler Teflon ile kaplama Solar hücrelerin teflon ile kaplanma işlemi de yukarıda bahsettiğimiz PVB işlemi ile hemen hemen aynıdır. İki yöntemin ayrıldığı tek nokta, teflonun Ultraviole ışınlara karşı dirençli olmasından dolayı herhangi bir taşıyıcı kaplamaya ihtiyaç duyulmamasıdır. Teflon, Ultraviole ışınlara karşı dayanıklı, yüksek transparentliğe sahip, kir tutmayan özellikleri olan, refleksiyonun oluşmadığı bir yüzeye sahiptir. Solar modüller (teflon ile kaplanmış) 0,5 mm kalınlığında bir teflon yüzeyine sahiptir.teflonun çok iyi ısı iletme özelliğinden dolayı aynı zamanda solar hücrelerin fazla ısınmamaları da sağlanmış olur. Bu şekilde teflon ile kaplanmış solar hücrelerin arka kontak yüzeyleri herhangi bir cam yada metal ile kaplanır. Teflon ile kaplanmış solar hücreler Cam /metal yüzey Resim 3.1.2.4 Teflon ile kaplanan solar hücrelerden oluşan solar modül Yeni nesil modüller (kollektörler) Belli bir süreden beri Araştırma-Geliştirme çalışmlarının merkezinde EVA modül kaplama yönteminin alternatifi olabilecek çalışmalar yer almaktadır. Bu çalışmalardaki amaç, EVA yöntemine göre, vakumlamaya gerek kalmadan çok daha hızlı Bu derleme Lemsolar a aittir. Derlemenin tümü yada bir kismi Lemsolar in yazili izni olmadan cogaltilamaz ve kullanilamaz 5

proses akışlarının ve dolayısı ile verimliliklerin artırılması olmuştur. Bu amacla yaklaşık 20 yıldan beri otomobil endüstrisinde kullanılan, ön camların Poli üretan (PU) ile kaplanma yöntemleri solar sanayinde de denenmektedir. Solar hücrelerin termoplastik foli (TPU) ile kaplanma işlemleri sırasında vakuma ihtiyaç duyulmaması, ve üretim hızının 4 kat daha hızlı olması bu yöntemin gün geçtikçe yayılmasını da beraberinde getirmiştir. EVA ve TPU nun mekanik ve optik özellikleri hemen hemen aynıdır. Üretim sırasında hatalı TPU lu ürünler ısıtılarak içlerinden solar hücreler alınarak bu solar hücreler tekrar TPU ile kaplanabilir. İkinci aşama olarak hedef, solar modüllerin arka yüzeylerinin PU ile kaplanmalarıdır. Bu yöntem de solar hücre modüllerinin üretiminde ciddi bir gelişmeyi beraberinde getirmektedir. Bu yöntemde bir form içerisine konan solar hücreler, viskozitesi yüksek PU elastomerin form içerisine dökülmesi ve dökülen PU elastomerin bir kaç saniye içerisinde sertleşmesi ile oluşur. Bu yöntemle 1,5 m 2 ye varan test modüllerinin üretimi gerçekleştirilmiştir. Yapılan testlerde IEC ve DIN standartları da sağlanmıştır. PUR kaplama TPU ile kaplanmis hücreler Normal cam Resim 3.1.2.5 Yeni nesil solar hücre kaplamaları 3.1.3 Modül ( Kollektör) çeşitleri Kollektörler genel olarak, hücre tipleri, kaplama malzeme çeşitleri, bu malzemelerin kaplanma yöntemleri, taşıyıcı malzeme yapısı, hücrelerin yerleştirildiği çerçevenin yapısı ve monte edilecek yerlere bağlı özellikleri anlamında sınıflandırılabilinir. a.) Hücre çeşitleri: Mono kristal modüller Polikristal modüller İnce tabaka modülleri (amorf, mikrokritalize, CdTe yada CISmodüller Bu derleme Lemsolar a aittir. Derlemenin tümü yada bir kismi Lemsolar in yazili izni olmadan cogaltilamaz ve kullanilamaz 6

b.) Kaplama malzemeleri Teflon-modüller PVB-Modüller Döküm recine modüller c.) Kaplama tekniği EVA, PVB ya da teflon kaplama teknikleri d.) Modül çerçeveleri Çerçeveli modüller Çerçevesiz modüller e.) Monte edilecekleri yere özel özellikler ESG- modüller VSG-modüller Izolecam-modülleri Tabakalı olarak izole edilmiş cam modüller Bu özellik dışında modüller, çok genel olarak Standart modüller Spesiyel modüller Özel modüller Olarak sınıflandırılır. Standart Modüller Metrekarede en verimli enerji üretimini sağlayacak, üretim maliyetleri en düşük olan tipdeki modüllerdir. Genel de bu tip modüller, Cam-Foli nin EVA içerisinde kaplanması ile elde edilirler. Standart modüller aluminyum çerçeveli ya da çerçevesiz olarak üretilirler. Standart modüller genel olarak 36 ile 216 hücreden oluşurlar ve verimlilikleri yaklaşık 100 ile 300 W p arasındadır. Aluminyum cerceve Bu derleme Lemsolar a aittir. Derlemenin tümü yada bir kismi Lemsolar in yazili izni olmadan cogaltilamaz ve kullanilamaz 7

EVA Conta Cam Solar hücreler Foli Resim 3.1.2.6 Standart bir modülün çerçevelenmesi Modül içerisinde ki hücrelerden 4 lü ve 8 li bloklar oluşturularak diktörgen şeklinde bir modülün (1,60m*0,80 m) oluşmasına olanak sağlanmıştır. Maliyetlerin daha düşük olduğu daha büyük boyutlarda modüllerde değişik üreticiler tarafından üretilmektedir. Örneğin; 2,15m*1,25 m gibi... Resim 3.1.2.7 Çerçevesiz ve çerçeveli modüller Bu derleme Lemsolar a aittir. Derlemenin tümü yada bir kismi Lemsolar in yazili izni olmadan cogaltilamaz ve kullanilamaz 8

Spesiyel modüller Spesiyel modüller özel amaçlar için, seri bir şekilde üretilebilinen modüllerdir. Örneğin, solar arabalar, tekne ve yatlar yada karavanlar için üretilen modüller. Ya da en son olarak, kötü hava şartlarına dayanıklı solar çatı kiremitleri gibi... Özel Modüller Özel modüller, özel amaçlar için seri şekilde üretilmeyen modüllerdir. Örneğin; değişik duvar yüzey kaplamaları olarak, cam çatıların solar modüller ile örtülmesi amaçlı... Resim 3.1.2.8 Trapez şeklinde üretilen bir solar modül Bu derleme Lemsolar a aittir. Derlemenin tümü yada bir kismi Lemsolar in yazili izni olmadan cogaltilamaz ve kullanilamaz 9