G\u00dcNE\u015e P\u0130LLER\u0130
\n G\u00fcne\u015f pillerinin \u00e7al\u0131\u015fmas\u0131n\u0131n daha iyi anla\u015f\u0131labilmesi i\u00e7in baz\u0131 temel teorik bilgilerin haz\u0131rlanmas\u0131nda fayda vard\u0131r.
\n G\u00fcne\u015f pilleri, y\u00fczeylerine gelen g\u00fcne\u015f \u0131\u015f\u0131\u011f\u0131n\u0131 do\u011frudan elektrik enerjisine d\u00f6n\u00fc\u015ft\u00fcren yar\u0131 iletken maddelerdir. Y\u00fczeyleri kare, dikd\u00f6rtgen, daire \u015feklinde bi\u00e7imlendirilen g\u00fcne\u015f pillerinin alanlar\u0131 100 cm2 civar\u0131nda, kal\u0131nl\u0131klar\u0131 \u00f6zellikle en yayg\u0131n olan silisyum g\u00fcne\u015f pillerinde 0.2 \u2013 0.4 mm aras\u0131ndad\u0131r.
\n G\u00fcne\u015f pilleri fotovoltaik ilkeye dayal\u0131 olarak \u00e7al\u0131\u015f\u0131rlar, yani \u00fczerine \u0131\u015f\u0131k d\u00fc\u015ft\u00fc\u011f\u00fc zaman u\u00e7lar\u0131nda elektrik gerilimi olu\u015fur. Pillerin verdi\u011fi elektrik enerjisinin kayna\u011f\u0131, y\u00fczeyine gelen g\u00fcne\u015f enerjisidir. Deniz seviyesinde, parlak bulutsuz bir g\u00fcndeki \u0131\u015f\u0131n\u0131m \u015fiddeti maksimum 1000 W\/M2 civar\u0131ndad\u0131r. Y\u00f6reye ba\u011fl\u0131 olarak 1m2\u2019ye d\u00fc\u015fen g\u00fcne\u015f enerjisi miktar\u0131 y\u0131lda 800-2600 KWh aras\u0131nda de\u011fi\u015fir. Bu enerji, g\u00fcne\u015f pilinin yap\u0131s\u0131na ba\u011fl\u0131 olarak %5 – %70 aras\u0131nda bir verimle elektrik enerjisine \u00e7evrilebilir.
\n G\u00fc\u00e7 \u00e7\u0131k\u0131\u015f\u0131n\u0131 art\u0131rmak amac\u0131yla \u00e7ok say\u0131da g\u00fcne\u015f pili birbirine paralel ya da seri ba\u011flanarak bir y\u00fczey \u00fczerine monte edilir. Bu yap\u0131ya g\u00fcne\u015f pili mod\u00fcl\u00fc ya da fotovoltail mod\u00fcl ad\u0131 verilir. Gerekirse bu mod\u00fcller birbirlerine seri ya da paralel ba\u011flanarak, fotovoltaik bir dizi olu\u015fturabilir.
\nMaddenin Yap\u0131s\u0131 ve Yar\u0131 \u0130letkenler
\n Bilindi\u011fi gibi madde, pozitif y\u00fckl\u00fc \u00e7ok a\u011f\u0131r bir \u00e7ekirdekle, onun etraf\u0131nda belirli y\u00f6r\u00fcngelerde dolanan elektronlardan meydana gelmi\u015ftir. Bu y\u00fckler, d\u0131\u015f tesir yoksa birbirini dengeler. Elektronlar, y\u00f6r\u00fcngelerinin bulundu\u011fu yar\u0131\u00e7apa, orant\u0131l\u0131 olarak potansiyel ve kinetik enerji ta\u015f\u0131rlar. En d\u0131\u015f y\u00f6r\u00fcnge de maksimum 2, sonrakinde 8 ve \u00fc\u00e7\u00fcnc\u00fcde 18 elektron bulunabilir. Elektronlar, ard arda gelen ve her biri belli say\u0131da elektron bulundu\u00acran enerji bandlar\u0131nda bulunurlar. D\u0131\u015far\u0131dan enerji alan.bir elektron bir \u00fcst seviyedeki banda \u00e7\u0131kabilir. Daha d\u00fc\u015f\u00fck banda ge\u00e7en elektron da d\u0131\u015far\u0131 enerji yayar. Son tabaka elektronlar\u0131na valans (denge) elektronlar\u0131 denir ve cisimlerin kimyasal bile\u015fikler yapmalar\u0131n\u0131 te\u00acmin eder. Son tabakas\u0131 dolmam\u0131\u015f bir atomun, bir ba\u015fka cisme ait kom\u00ac\u015fu atomdan elektron kapmaya yatk\u0131nl\u0131\u011f\u0131 vard\u0131r. \u0130\u00e7 tabaka elektronla\u00acr\u0131 ise \u00e7ekirde\u011fe \u00e7ok s\u0131k\u0131 ba\u011fl\u0131d\u0131rlar. Termik enerji verilirse, elektronun y\u00f6r\u00fcngesi etraf\u0131nda titre\u015fimi artt\u0131r\u0131r.
\n Elektron, y\u00f6r\u00fcngesini muhafaza etti\u011fi m\u00fcddet\u00e7e ne enerji yayar, ne de absorblar. Bir elektron, uyar\u0131mla, atomu terk edecek enerji kazan\u0131p ayr\u0131labilir. Atom (+) iyon \u015fekline ge\u00e7er.
\n \u0130zoleli atomda (gazlarda) elektronlar, belirli bir enerji band\u0131n\u0131 i\u015fgal ederler. Bir kristalin atomlar\u0131, kristal i\u00e7inde muntazam diziler halinde yer al\u0131rlar. Atomlar, birbirlerine \u00e7ok yak\u0131nd\u0131rlar ve elektronlar, birbirine yak\u0131n enerjileri temsil eden enerji bandlar\u0131 \u00fczerinde bulunurlar. \u00d6rne\u011fin; bir germanyum atomunda, tek bir atom ele al\u0131n\u0131rsa atom temel haldedir. Mutlak s\u0131f\u0131r, s\u0131cakl\u0131kta, elektron minimum enerji seviyesine sahiptir.
\nGermanyum kristalinde ise, mutlak s\u0131f\u0131r s\u0131cakl\u0131kta, temel seviyenin yerini valans band\u0131 al\u0131r. Bundan sonra, hi\u00e7bir elektronun bulunmad\u0131\u011f\u0131 yasak b\u00f6lge ve sonra da y\u00fcksek enerjili iletkenlik band\u0131 bulunur. Bu s\u0131cakl\u0131kta Ge kristalinde iletkenlik band\u0131nda hi\u00e7bir elektron bulunmaz, yani kristal ideal bir yal\u0131tkand\u0131r
\n Ge kristalinin iletkenlik kazanabilmesi i\u00e7in, iletkenlik seviyesine elektron temin edilmelidir. Bunun i\u00e7in gerekli enerji 0.7 eV civar\u0131ndad\u0131r. Fotoelektrik olay i\u00e7in Eg , kristalin so\u011furabilece\u011fi minimum enerjisini g\u00f6sterir.
\nBuna kar\u015f\u0131, bir metalik kristalde yasak band yoktur, iletkenli\u011fi temin edecek, iletkenlik band\u0131nda \u00e7ok say\u0131da elektron bulunur.
\n Elmas i\u00e7in E=7 eV’ luk enerji ile elektron yasak band\u0131 ge\u00e7ilebi\u00aclir. Bunun i\u00e7in malzemeye b\u00fcy\u00fck elektrik voltaj\u0131 uygulanmas\u0131 gerekir. Bu ise malzemeyi tahrip eder.
\nYar\u0131 iletkenlerde, yasak band\u0131 ge\u00e7mek i\u00e7in (1 eV) yeterlidir, oda s\u0131cakl\u0131\u011f\u0131nda kristal atomlar\u0131ndan birka\u00e7 tanesinin elektronlar\u0131, iletkenlik band\u0131na ge\u00e7er ve iletkenli\u011fi sa\u011flar. Geride b\u0131rakt\u0131\u011f\u0131 bo\u015flu\u011fa da ba\u015fka bir elektron gelir ve o da iletkenli\u011fe kat\u0131lm\u0131\u015f olur.
\n Bir kristal, ortak elektronla birbirine ba\u011fl\u0131 atomlar\u0131n d\u00fczg\u00fcn olarak yerle\u015fimiyle meydana gelmi\u015ftir. \u0130yonik ba\u011fdan farkl\u0131 olan bu birle\u015fmeye \u201cKovalant\u201d ba\u011f denir. Valans elektronlar, kovalant ba\u011f i\u00e7inde, bir atomdakinden daha d\u00fc\u015f\u00fck enerji seviyesindedir. Kristali bozmak i\u00e7in, bu enerji fark\u0131 kadar enerji gerekir. Bu kristalin kararl\u0131l\u0131\u011f\u0131n\u0131 g\u00f6sterir. Deney sonu\u00e7lar\u0131na g\u00f6re;
\n-Mutlak s\u0131f\u0131r civar\u0131nda, yar\u0131 iletkenin hi\u00e7bir elektronu serbest de\u011fildir. Bu s\u0131cakl\u0131kta sadece iletken ve yal\u0131tkan vard\u0131r.
\n-S\u0131cakl\u0131k artt\u0131k\u00e7a, yar\u0131 iletkende serbest elektronlar olu\u015fur ve cisim iletken hale ge\u00e7er.
\n-Serbest elektronlar\u0131n yo\u011funlu\u011fu, s\u0131cakl\u0131kla artar. Yar\u0131 iletkende \u00f6z iletkenlik s\u0131cakl\u0131kla artar.
\n \u0130ki atomu birbirine ba\u011flayan valans elektronlar\u0131n serbest hale ge\u00e7mesi i\u00e7in gerekli enerji; metaller i\u00e7in s\u0131f\u0131r, yal\u0131tkanlar i\u00e7in bir\u00e7ok elektron volt, yar\u0131 iletkenler i\u00e7in 1 eV civar\u0131ndad\u0131r.
\na. N Tipi Yar\u0131 \u0130letken:
\n \u0130letkenlik tipini de\u011fi\u015ftirmek i\u00e7in Si ve Ge i\u00e7ine, periyodik cetvelin III ve V. grup elementleri ilave edilir. Bunlar bo\u015f valans elektronu bulundururlar (Arsenik, Bor, Fosfor, Antimuan gibi).
\n Ergimi\u015f halde bulunan Ge\u2019a (milyonda bir) arsenik ilave edilirse, her arsenik atomu, bir Ge atomu yerini alacak ve 4 elektronuyla kovalant ba\u011f te\u015fkil edilecek, 5. valans elektronu serbest kal\u0131p iletkenli\u011fi temin edecektir. \u0130letkenlik (-) y\u00fckle temin edildi\u011fi i\u00e7in N tipi yar\u0131 iletken ismini al\u0131r. Bu elektronlar, oda s\u0131cakl\u0131\u011f\u0131nda, iletkenlik band\u0131na ula\u015f\u0131r.
\nb. P Tipi yar\u0131 \u0130letken:
\n Ergimi\u015f germanyuma, III. gruptan \u00fc\u00e7 valans elektronu bulunduran elemanlar ilave edilerek yap\u0131l\u0131r (\u0130ndium, Galyum…). kat\u0131la\u015fma s\u0131ras\u0131nda indium atomlar\u0131 kristal \u00f6rg\u00fc i\u00e7inde Ge atomunun yerini al\u0131r. Kovalan ba\u011f i\u00e7in 3 elektron mevcuttur ve kom\u015fu atomdan bir elektron kaparak ba\u011f olu\u015fturur. Kom\u015fu atomda bir bo\u015fluk olu\u015fmu\u015ftur. Bu ise elektron hareketine sebep olur. Bir yar\u0131 iletkenin kullan\u0131labilme maksimum s\u0131cakl\u0131\u011f\u0131, aktivasyon enerjisiyle artar. Kullanabilme maksimum frekans\u0131, y\u00fck ta\u015f\u0131y\u0131c\u0131lar\u0131n hareketlili\u011fi ile artar.
\nP \u2013 N Kav\u015fa\u011f\u0131
\n Bir monokristal yar\u0131 iletkenli\u011finin P tipinden N tipine ge\u00e7i\u015f b\u00f6lgesidir. Bu b\u00f6lge kristalle\u015fme s\u0131ras\u0131nda olu\u015fturulur. N b\u00f6lgesinde, termik uyar\u0131mla az\u0131nl\u0131kta olan bo\u015fluk ve \u00e7o\u011funlukta olan elektron y\u00fckleri ve (+) iyonize atomlar vard\u0131r
\n P b\u00f6lgesinde ise, negatif iyonize atom, termik uyar\u0131mla bulunabilen az\u0131nl\u0131k elektron ve \u00e7o\u011funluk elektron bo\u015fluklar\u0131 vard\u0131r. \u0130ki eleman temasa ge\u00e7irildi\u011finde, N b\u00f6lgesindeki elektrolar (\u00e7o\u011funluktad\u0131r) P tipi b\u00f6lgeye hareket eder. P b\u00f6lgesindeki elektron bo\u015fluklar\u0131 da N b\u00f6lgesine hareket eder. B\u00f6ylece N tipi b\u00f6lgedeki atomlar (+), P tipi b\u00f6lgedeki atomlar (-) olarak iyonla\u015fm\u0131\u015f olur. Bunlar, kristal i\u00e7inde sabit y\u00fck merkezleri olu\u015ftururlar. Kav\u015fa\u011f\u0131n her iki y\u00fcz\u00fcnde iyonize olmu\u015f atomlar, kristal i\u00e7inde, y\u00f6n\u00fc N\u2019den P\u2019ye do\u011fru olan bir elektrik alan meydana getirirler.
\n Bu b\u00f6lge ge\u00e7i\u015f b\u00f6lgesidir ve serbest y\u00fckler yoktur. Kav\u015faktaki bu potansiyel fark\u0131, P\u2019den N\u2019ye ge\u00e7ecek bo\u015fluklar ve N\u2019den P\u2019ye ge\u00e7ecek elektronlar i\u00e7in bir potansiyel duvar\u0131 te\u015fkil eder. N\u2019den ayr\u0131lacak bir elektron, arkas\u0131nda kendini geri \u00e7a\u011f\u0131ran bir bo\u015fluk b\u0131rak\u0131r ve \u00f6n\u00fcndeki P tipi b\u00f6lgedeki (-) y\u00fckler elektronu p\u00fcsk\u00fcrt\u00fcr
\n\u00d6zet olarak, P-N kav\u015fa\u011f\u0131nda meydana gelen elektrik alan, kav\u015fak civar\u0131ndaki elektronu, P\u2019den N\u2019ye do\u011fru iter (N\u2019deki elektronu geri p\u00fcsk\u00fcrt\u00fcr, P\u2019deki elektronu N\u2019ye iletir)
\n Enerjisi yeterli bir \u0131\u015f\u0131k demeti (h.f >Eg. N Planck sabiti, f frekans), P-N kav\u015fa\u011f\u0131 \u00fczerine d\u00fc\u015f\u00fcr\u00fcld\u00fc\u011f\u00fc zaman, foton elektronlarla kar\u015f\u0131la\u015f\u0131p enerji verebilir. Serbest elektronlar, valans elektronlar\u0131n\u0131n ancak 1\/104 kadar\u0131 oldu\u011fundan, bu ihtimal zay\u0131ft\u0131r. Foton, muhtemel valans elektronu ile kar\u015f\u0131la\u015f\u0131r ve ona enerjisini b\u0131rakarak iletkenlik band\u0131na \u00e7\u0131kar\u0131r. Elektron, arkas\u0131nda bir elektron bo\u015flu\u011fu b\u0131rak\u0131r.
\n Olay A-B aral\u0131\u011f\u0131nda ise; elektron, olu\u015fan elektrik alanla N b\u00f6lgesine, bo\u015fluk da P b\u00f6lgesine itilir. Olay kav\u015fa\u011fa yak\u0131n N b\u00f6lgesinde olu\u015fmu\u015fsa, bo\u015fluk yine P b\u00f6lgesine g\u00f6t\u00fcr\u00fcl\u00fcr. Kav\u015faktan uzakta olu\u015fan elektron bo\u015fluk, zamanla birbirini bulacakt\u0131r. Sonu\u00e7 olarak P tipi b\u00f6lge (+), N tipi b\u00f6lge (-) y\u00fcklenmi\u015f ve bir potansiyel do\u011fmu\u015ftur.
\nFotovoltaik Pil
\n Foton absroblanmas\u0131yla y\u00fck ta\u015f\u0131y\u0131c\u0131lar \u00e7o\u011funlukta olduklar\u0131 b\u00f6lgelere s\u00fcr\u00fcklenirler. Kav\u015faktan Is ak\u0131m\u0131 ge\u00e7er ve N(-), P\u2019de (+) y\u00fcklenmi\u015f olur.
\n Is ak\u0131m\u0131, kav\u015fa\u011f\u0131n ileri y\u00f6nde kutupla\u015fmas\u0131na ve kav\u015fak potansiyel duvar\u0131n\u0131n al\u00e7almas\u0131na sebep olur. D\u0131\u015f devre a\u00e7\u0131k ise (ak\u0131m yoksa) P\u2019den N\u2019ye ak\u0131m ge\u00e7er ve kav\u015fak potansiyel duvar\u0131 tekrar y\u00fckselir; P b\u00f6lgesi (-), N b\u00f6lgesi (+) y\u00fcklenir. Sonra tekrar foton absorblanarak olay devam eder. Bu durumda Is = I olur.D\u0131\u015f devreden ak\u0131m ge\u00e7erse Is = I \u2013 IL olacak \u015fekilde d\u0131\u015far\u0131ya elektrik enerjisi al\u0131n\u0131r. \u015eekil 7 \u2018de bu pilin elektrik e\u015fde\u011fer devresi g\u00f6r\u00fclmektedir. En y\u00fcksek foton enerjisi ye\u015fil \u0131\u015f\u0131k i\u00e7in h.f = 2.5 eV civar\u0131ndad\u0131r. P-N kav\u015fa\u011f\u0131ndaki temas potansiyeli, elektronlar\u0131 daha y\u00fcksek potansiyele \u00e7\u0131karan batarya rol\u00fc oynamaktad\u0131r.
\nG\u00fcne\u015f Pili \u00c7e\u015fitleri
\n Bak\u0131r \u2013 bak\u0131roksit ve g\u00fcm\u00fc\u015f yar\u0131 iletkenleri ile yap\u0131lan g\u00fcne\u015f pilleri, selenyum pilleri ve silisyum g\u00fcne\u015f pilleri en \u00e7ok kullan\u0131lanlar\u0131d\u0131r:
\na. Selenyum G\u00fcne\u015f Pili:
\n Saf selenyum, alkali metallerle veya klor, iyod gibi halojenlerle kar\u0131\u015ft\u0131r\u0131l\u0131p P tipi yar\u0131 iletken olu\u015fturulur. Bunun \u00fczerine iyi iletken ve yar\u0131 iletken \/ yar\u0131 ge\u00e7irgen bir g\u00fcm\u00fc\u015f tabaka birka\u00e7 mikron kal\u0131nl\u0131\u011f\u0131nda kaplanarak P-N kav\u015fa\u011f\u0131 olu\u015fturulur. \u015eekil 8\u2019da bir selenyum g\u00fcne\u015f pilinin yap\u0131s\u0131 g\u00f6r\u00fclmektedir. Bu pillerin 50 0C\u2019nin \u00fczerinde kullan\u0131lmamalar\u0131 tavsiye olunur.
\nb. Silisyum G\u00fcne\u015f Pili:
\n Uzay ara\u015ft\u0131rmalar\u0131nda kullan\u0131lan pillerin \u00e7o\u011fu bu t\u00fcrdendir. Silisyum SiO2 halindeki kumdan elde edilir. K\u00fc\u00e7\u00fck bir kristal \u00f6z\u00fcn\u00fcm, eritilmi\u015f potaya dald\u0131r\u0131l\u0131r. Belli h\u0131zda d\u00f6nd\u00fcr\u00fclerek potadan \u00e7\u0131kar\u0131l\u0131rken so\u011fumas\u0131 temin edilir ve kristalin b\u00fcy\u00fct\u00fclmesi ile g\u00fcne\u015f pili elde edilir. Eriyik i\u00e7ine P tipi yar\u0131 iletkenlik malzemeleri kat\u0131l\u0131r. P tipi kristaller dilimler \u015feklinde kesilir. S\u0131cakl\u0131\u011f\u0131 kontrol edilen P2O5 \u2018li dif\u00fczyon f\u0131r\u0131n\u0131nda N tipi yar\u0131 iletkenle 10-4 – 105 m. Derinli\u011fe kadar dif\u00fczyon temin edilerek P-N kav\u015fa\u011f\u0131 olu\u015fturulur.
\n Silisyum pilleri germanyumla yap\u0131lan pillere g\u00f6re, daha b\u00fcy\u00fck a\u00e7\u0131k devre direnci sa\u011flar. Buna kar\u015f\u0131 silisyumlu pillerin spektral cevab\u0131 daha azd\u0131r ve k\u0131z\u0131l\u00f6tesi \u0131\u015f\u0131nlara kadar uzanmaz. Akkor \u0131\u015f\u0131k kayna\u011f\u0131 kullan\u0131lmas\u0131 halinde, Ge u\u00e7lar\u0131ndaki gerilim k\u00fc\u00e7\u00fck olmas\u0131na ra\u011fmen daha b\u00fcy\u00fck ak\u0131m sa\u011flar. G\u00fcne\u015f \u0131\u015f\u0131nlar\u0131 i\u00e7in ise silisyum pil daha uygundur.
\n G\u00fcne\u015f pilleri, pahal\u0131 olduklar\u0131 i\u00e7in ula\u015f\u0131lmas\u0131 g\u00fc\u00e7 yerlerde kullan\u0131lmaktad\u0131r. Metalik iletkenlerin normal s\u0131cakl\u0131ktaki \u00f6zdiren\u00e7leri 1.6×10-6 \u2013 150×10-6 ohm.cm aral\u0131\u011f\u0131nda de\u011fi\u015fti\u011fi halde iyi bir yal\u0131tkan\u0131n \u00f6zdirenci 1012 \u20131018 ohm.cm aras\u0131nda de\u011fi\u015fir. \u00d6zdiren\u00e7leri 10-3 \u2013107 ohm.cm aras\u0131nda olan elemanlar da yar\u0131 iletkenlerdir. yar\u0131 iletkenlerin \u00f6zdiren\u00e7leri \u00e7ok d\u00fc\u015f\u00fck s\u0131cakl\u0131klarda yal\u0131tkanlar\u0131nkine yak\u0131nd\u0131r. metallerin aksine, yar\u0131 iletkenler s\u0131cak bir ortamda, so\u011fukta olduklar\u0131ndan daha iletkendirler. ba\u015fka bir deyi\u015fle yar\u0131 iletkenlerin \u00f6zdiren\u00e7leri s\u0131cakl\u0131k artt\u0131k\u00e7a azal\u0131r ve de\u011fi\u015fim katsay\u0131s\u0131 metallerinkinden 10 kat daha b\u00fcy\u00fckt\u00fcr.
\n G\u00fcne\u015f pillerinin \u00e7al\u0131\u015fmalar\u0131 ile ilgili teoriyi k\u0131saca \u015fu \u015fekilde \u00f6zetleyebiliriz. Metallerde atom say\u0131s\u0131 kadar serbest elektron iletkenli\u011fi temin eder. Yal\u0131tkan kristallerde ise elektronlar d\u00fc\u015f\u00fck enerjili valans band\u0131nda bulunur. Bunlar\u0131 iletken hale getirmek i\u00e7in elektron bulunmayan yasak enerji bantlar\u0131n\u0131 ge\u00e7ecek \u015fekilde elektronlar\u0131na enerji verilmelidir. Bu enerji 5-9 eV civar\u0131ndad\u0131r.
\n Birbirleriyle kovalant ba\u011f te\u015fkil ederek ba\u011flanm\u0131\u015f yal\u0131tkan kristal atomlar\u0131 i\u00e7ine (milyonda birka\u00e7 de\u011ferinde) III veya V. grup elementlerden kat\u0131l\u0131rsa baz\u0131 kristal atomlar\u0131n\u0131n yerini bu elementler alacakt\u0131r. V. grupla olu\u015fan yap\u0131da, katk\u0131 elemanlar\u0131n\u0131n 4 elektronu, yal\u0131tkan kristal atomunun 4 elektronunu m\u00fc\u015fterek kullanarak, d\u0131\u015f devresini tamamlay\u0131p kovalant ba\u011f olu\u015fturacak ve bir elektronu a\u00e7\u0131kta kal\u0131p iletkenli\u011fe kat\u0131lacakt\u0131r. Yar\u0131 iletken N tipidir ve elektronun iletkenlik band\u0131na ge\u00e7mesi i\u00e7in gerekli enerji bir elektron volt civar\u0131ndad\u0131r. Kristalle\u015fme III. grup elemanlar\u0131 ile yap\u0131l\u0131rsa elementin 3 elektronu yal\u0131tkan kristal atomunkilerle m\u00fc\u015fterek ba\u011f kuracak ve yak\u0131n kom\u015fu atomdan bir elektron kap\u0131p 4.c\u00fc ba\u011f\u0131n\u0131 tamamlarken orada bir elektron bo\u015flu\u011fu b\u0131rakacakt\u0131r. Bu da P tipi yar\u0131 iletkendir ve iletkenlik i\u00e7in 1,2 \u2013 1,5 eV enerji gerekir.
\nG\u00fcne\u015f Pili E\u015fde\u011fer \u015eemas\u0131 ve G\u00fcne\u015f Panelleri
\n Bilindi\u011fi gibi, g\u00fcne\u015f pili bir yar\u0131 iletken d\u00fczenektir. \u00c7o\u011funluk y\u00fck ta\u015f\u0131y\u0131c\u0131lar\u0131 elektronlardan olu\u015fan N tipi ile \u00e7o\u011funluk y\u00fck ta\u015f\u0131y\u0131c\u0131lar\u0131 oyuklardan olu\u015fan P tipi yar\u0131 iletken yan yana getirilir. I\u015f\u0131k enerjisi bu birle\u015fme noktas\u0131na d\u00fc\u015f\u00fcr\u00fcl\u00fcrse d\u0131\u015f devreden bir ak\u0131m ge\u00e7ebilmektedir
\n P-N yar\u0131 iletken kav\u015fa\u011f\u0131nda, elektronlar P tipi b\u00f6lgeye ge\u00e7erek birle\u015fme y\u00fczeyine yak\u0131n b\u00f6lgelerde bo\u015fluk y\u00fck ta\u015f\u0131y\u0131c\u0131daki elektron eksikli\u011fini tamamlay\u0131p (-) iyonlar olu\u015ftururken N tipi b\u00f6lgede de (+) iyon duvar\u0131 olu\u015facakt\u0131r. D\u0131\u015f tesir olmazsa bu enerji duvar\u0131 ak\u0131m\u0131n ge\u00e7mesini \u00f6nleyecektir. I\u015f\u0131n demeti bu b\u00f6lgeye d\u00fc\u015ferse, y\u00fck ta\u015f\u0131y\u0131c\u0131 elektronlar \u00e7ok az oranlarda oldu\u011fundan, muhtemelen bir valans elektrona enerjisini b\u0131rakacak ve onu P tipi b\u00f6lgeye do\u011fru itecektir. D\u0131\u015f devre ak\u0131m\u0131 ise P\u2019den N\u2019ye do\u011fru olacakt\u0131r <\/p>\n
Bir g\u00fcne\u015f pilinde N tipi b\u00f6lgede elektron \u00fcreten bir elektromotif kuvveti d\u00fc\u015f\u00fcn\u00fclebilir. \u015eekil 11 \u2018de fiziksel e\u015fde\u011fer devre g\u00f6r\u00fclmektedir. Devre elemanlar\u0131 bir elektromotor kuvvet, bir i\u00e7 diyot ve bir i\u00e7 diren\u00e7 \u015feklinde sembolize edilebilir.
\n G\u00fcne\u015f pilleri, belli g\u00fcne\u015flenme \u015fartlar\u0131nda, birim alan ba\u015f\u0131na belirli bir ak\u0131m ve voltaj \u00fcretirler. \u0130stenen bir enerji i\u00e7in bir \u00e7ok pili seri ve paralel olarak ba\u011flamak gerekir. B\u00f6ylece g\u00fcne\u015f panelleri olu\u015fturulur. \u015eekil 11 \u2018de e\u015fde\u011fer \u015femas\u0131 verilen g\u00fcne\u015f pilinde d\u0131\u015f devre ak\u0131m \u015fiddeti ve u\u00e7lardaki gerilim \u00f6l\u00e7\u00fclebilir. Ayarlanabilir bir d\u0131\u015f diren\u00e7le, gerilim ve ak\u0131m a\u00e7\u0131k devreden k\u0131sa devreye kadar de\u011fi\u015ftirilerek \u015eekil 12 \u2018deki gerilim ak\u0131m \u015fiddeti e\u011frileri elde edilebilir. 1 cm\u00b2 \u2018lik pil g\u00fcne\u015flenme alan\u0131 i\u00e7in \u0131\u015f\u0131n\u0131m \u015fiddeti 0.5 \u2013 1.0 kw\/m\u00b2 aras\u0131nda de\u011fi\u015firken, optimum \u00e7al\u0131\u015fma noktalar\u0131 ve sabit y\u00fck e\u011frisi bu \u015fekilde g\u00f6sterilmi\u015ftir.
\n \u00d6l\u00e7\u00fcmler 27 0C s\u0131cakl\u0131kta yap\u0131lm\u0131\u015f olup y\u00fczey s\u0131cakl\u0131\u011f\u0131 artt\u0131k\u00e7a gerilim d\u00fc\u015fer. Ak\u0131m \u015fiddeti, g\u00fcne\u015f \u0131\u015f\u0131n\u0131m yo\u011funlu\u011fu ve pil \u0131\u015f\u0131n\u0131m alan\u0131 ile orant\u0131l\u0131 olarak de\u011fi\u015fir. S\u0131cakl\u0131\u011f\u0131n voltaja tesiri 0.022w\/ 0C oran\u0131nda olmaktad\u0131r. \u015eekil 13\u2018te 40 adet seri ba\u011flanm\u0131\u015f 10×10 cm ebad\u0131nda pilin, 1 kw\/m\u00b2 \u0131\u015f\u0131n\u0131m \u015fartlar\u0131nda ak\u0131m \u015fiddeti gerilim karakteristi\u011fi de\u011fi\u015fik s\u0131cakl\u0131klar i\u00e7in verilmi\u015ftir.
\n Bir g\u00fcne\u015f panelinde g\u00fc\u00e7 adaptasyonunun optimizasyonu i\u00e7in \u015farj ve kullanma devresine, ayarlanabilen diren\u00e7ler eklenmelidir. G\u00fcne\u015f pili i\u00e7 direnci uygun olmal\u0131, a\u015f\u0131r\u0131 g\u00fcne\u015flenme halinde fazla enerji kullanan ikinci bir devre bulunmal\u0131d\u0131r. Y\u00fck direnci veya \u015farj reg\u00fclat\u00f6r\u00fc giri\u015f direnci, \u0131\u015f\u0131n\u0131ma g\u00f6re de\u011fi\u015febilmelidir. 12 volt, 35 ampersaat kur\u015fun ak\u00fcler, s\u0131v\u0131 kay\u0131plar\u0131 ve kendili\u011finden de\u015farjlar\u0131 az oldu\u011fundan bu ama\u00e7la kullan\u0131mlar\u0131 uygundur.
\nG\u00fcne\u015f Pillerinin Yap\u0131s\u0131
\n Tek kristalli silisyum g\u00fcne\u015f pilinin rengi koyu mavi olup, a\u011f\u0131rl\u0131\u011f\u0131 10 gramdan azd\u0131r. Pilin \u00fcst y\u00fczeyinde, pil taraf\u0131ndan \u00fcretilen ak\u0131m\u0131 toplayacak ve malzemesi genellikle bak\u0131r olan \u00f6n kontaklar vard\u0131r. Bunlar negatif kontaklard\u0131r. Kontaklar\u0131n alt\u0131nda 150 mm kal\u0131nl\u0131\u011f\u0131nda, yans\u0131ma \u00f6zelli\u011fi olmayan bir kaplama tabakas\u0131 vard\u0131r. Bu tabaka olmazsa, silisyum, \u00fczerine d\u00fc\u015fen \u0131s\u0131n\u0131m\u0131n \u00fc\u00e7te birine yak\u0131n k\u0131sm\u0131n\u0131 yans\u0131tacakt\u0131r. Bu kaplama tabakas\u0131, pil y\u00fczeyinden olan yans\u0131may\u0131 \u00f6nler. Pilin on y\u00fczeyi, normal olarak yans\u0131yan \u0131\u015f\u0131\u011f\u0131n bir k\u0131sm\u0131n\u0131 daha yakalayabilmek amac\u0131yla, piramitler ve konikler \u015feklinde dizayn edilmi\u015ftir. Yans\u0131t\u0131c\u0131 olmayan kaplaman\u0131n alt\u0131nda, pilin elektrik ak\u0131m\u0131n\u0131n ortaya \u00e7\u0131kt\u0131\u011f\u0131 yap\u0131 bulunur. Bu yap\u0131, iki farkl\u0131 katman halindedir. N-katman\u0131, fosfor atomlar\u0131 eklenmi\u015f silisyumdan olu\u015fan ve pilin negatif taraf\u0131n\u0131 olu\u015fturan katmand\u0131r. P-katman\u0131 ise, bor atomlar\u0131 eklenmi\u015f silisyumdan olu\u015fmu\u015f, pilin pozitif taraf\u0131d\u0131r. \u0130ki katman aras\u0131nda, P-N kav\u015fa\u011f\u0131 denilen, pozitif ve negatif y\u00fckl\u00fc elektronlar\u0131n kar\u015f\u0131la\u015ft\u0131\u011f\u0131 bir b\u00f6lge bulunur. Pilin arka y\u00fczeyinde, elektronlar\u0131n girdi\u011fi pozitif kontak g\u00f6revi g\u00f6ren arka kontak yer al\u0131r.
\n \u00dcretilen piller, standart test ko\u015fullar\u0131nda test edildikten sonra, t\u00fcketiciye sunulmaktad\u0131r. Ortam s\u0131cakl\u0131\u011f\u0131 25 0C ortalama \u0131\u015f\u0131n\u0131m \u015fiddeti 1000 W\/m\u00b2 vee Hava-K\u00fctle oran\u0131 1,5 olarak test ko\u015fullar\u0131 belirlenmi\u015ftir. Hava-k\u00fctle oran\u0131, g\u00fcne\u015f \u0131\u015f\u0131n\u0131m\u0131n\u0131n ge\u00e7irilme oran\u0131n\u0131 g\u00f6steren atmosfer kal\u0131nl\u0131\u011f\u0131d\u0131r. G\u00fcne\u015fin tam tepede oldu\u011fu durumda, bu oran, l olarak al\u0131n\u0131r. Atmosfer taraf\u0131ndan emilen \u0131\u015f\u0131n\u0131m\u0131n oran\u0131na ba\u011fl\u0131 olarak, pilin \u00fcretece\u011fi elektrik miktar\u0131 da de\u011fi\u015fece\u011finden, bu oran \u00f6nemli bir parametredir.<\/p>\n
Tipik bir silisyum g\u00fcne\u015f pili, 0.5 volt kadar elektrik \u00fcretebilir. Pilleri birbirine seri ba\u011flayarak \u00fcretilen gerilim de\u011ferini artt\u0131rmak olas\u0131d\u0131r. Genellikle, 30-36 adet g\u00fcne\u015f pili, 15-17 voltluk bir \u00e7\u0131k\u0131\u015f g\u00fcc\u00fc vermek i\u00e7in birlikte ba\u011flanabilir, ki bu voltaj de\u011feri de, 12 voltluk bir ak\u00fcy\u00fc \u015farj etmek i\u00e7in yeterlidir. Farkl\u0131 \u00e7\u0131k\u0131\u015f g\u00fc\u00e7leri verecek \u015fekilde imal edilmi\u015f, farkl\u0131 b\u00fcy\u00fckl\u00fcklerde g\u00fcne\u015f pilleri bulmak olas\u0131d\u0131r. Silisyum pillerin seri ba\u011flanmas\u0131 ile mod\u00fcller, mod\u00fcllerin birbirine ba\u011flanmas\u0131 ile \u00f6rg\u00fcler olu\u015fur. Her mod\u00fcl, paralel veya seri ba\u011flanabilmesine olanak verecek \u015fekilde, ba\u011flant\u0131 kutusuyla birlikte dizayn edilir.
\n G\u00fcne\u015f pilinin kolayca k\u0131r\u0131labilmesi ve \u00fcretti\u011fi gerilimin \u00e7ok d\u00fc\u015f\u00fck olmas\u0131 gibi, sak\u0131ncalar\u0131n\u0131n giderilmesi gerekir. Pillerin birbirlerine ba\u011flanmas\u0131 ile olu\u015fan mod\u00fcller koruyucu bir \u00e7er\u00e7eve i\u00e7ine al\u0131nm\u0131\u015flard\u0131r ve kullan\u0131labilecek d\u00fczeyle gerilim \u00fcretirler. Mod\u00fclde bulunan pil say\u0131s\u0131, \u00e7\u0131k\u0131\u015f g\u00fcc\u00fcn\u00fc belirler. Genellikle, 12 voltluk ak\u00fcler i\u015farj etmek i\u00e7in 30-36 adet silisyum g\u00fcne\u015f pilinin ba\u011flanmas\u0131 ile bir mod\u00fcl olu\u015fsa bile, daha y\u00fcksek \u00e7\u0131k\u0131\u015f g\u00fc\u00e7leri i\u00e7in daha b\u00fcy\u00fck mod\u00fcller yap\u0131labilir. En basit sistem, bir mod\u00fcl v ebuna ba\u011fl\u0131 bir ak\u00fc veya elektrik motorundan olu\u015fmu\u015f bir sistemdir.
\n Mod\u00fcllerin fiziksel ve elektriksel olarak bir araya getirilmesi ile olu\u015fan yap\u0131ya panel ad\u0131 verilir. Bir mod\u00fclden elde edilen g\u00fcc\u00fc artt\u0131rmak i\u00e7in ba\u015fvurulan bir yap\u0131lanma bi\u00e7imidir. Bu \u015fekilde, \u00e7\u0131k\u0131\u015f g\u00fcc\u00fc, 12,24,48 V veya daha y\u00fcksek olabilir. Birden fazla panelin kullan\u0131ld\u0131\u011f\u0131 bir sistemde, paneller, kontrol cihaz\u0131na veya ak\u00fc grubuna, birlikte ba\u011flanabilecekleri gibi, her panel tek olarak da ba\u011flanabilir. Bu durumda, bak\u0131m kolayl\u0131\u011f\u0131 olacakt\u0131r.
\nSistemde kullan\u0131lan, fotovoltaik \u00fcrete\u00e7lerin t\u00fcm\u00fcn\u00fcn olu\u015fturdu\u011fu yap\u0131ya ise \u00f6rg\u00fc denilmektedir. \u00d6rg\u00fcn\u00fcn \u00e7ok b\u00fcy\u00fck oldu\u011fu uygulamalarda, daha kolay yerle\u015ftirme ve \u00e7\u0131k\u0131\u015f kontrol\u00fc i\u00e7in sistem, alt-\u00f6rg\u00fc gruplar\u0131na ayr\u0131labilir. \u00d6rg\u00fc, bir mod\u00fclden olu\u015fabilece\u011fi gibi 100.000 veya daha fazla mod\u00fclden de ula\u015fabilir.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
G\u00dcNE\u015e P\u0130LLER\u0130 G\u00fcne\u015f pillerinin \u00e7al\u0131\u015fmas\u0131n\u0131n daha iyi anla\u015f\u0131labilmesi i\u00e7in baz\u0131 temel teorik bilgilerin haz\u0131rlanmas\u0131nda fayda vard\u0131r. G\u00fcne\u015f pilleri, y\u00fczeylerine gelen g\u00fcne\u015f \u0131\u015f\u0131\u011f\u0131n\u0131 do\u011frudan elektrik enerjisine d\u00f6n\u00fc\u015ft\u00fcren yar\u0131 iletken maddelerdir. Y\u00fczeyleri kare, dikd\u00f6rtgen, daire \u015feklinde bi\u00e7imlendirilen g\u00fcne\u015f pillerinin alanlar\u0131 100 cm2 civar\u0131nda, kal\u0131nl\u0131klar\u0131 \u00f6zellikle en yayg\u0131n olan silisyum g\u00fcne\u015f pillerinde 0.2 \u2013 0.4 mm aras\u0131ndad\u0131r. G\u00fcne\u015f …<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1407,1403],"tags":[2230,2134,3032,3033,3031,3034],"class_list":["post-1019","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-fen-ve-teknoloji-odevleri","category-odevler","tag-atom","tag-elektron","tag-fotovoltaik","tag-germanyum","tag-gunes-pilleri","tag-selenyum"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1019","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1019"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1019\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1019"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1019"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1019"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}