Güneş Paneli

Güneş enerjisi Güneş ışığından enerji elde edilmesine dayalı teknolojidir.
Güneşin yaydığı ve dünyamıza da ulaşan enerji, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir, güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır. Dünya atmosferinin dışında güneş ışınımının şiddeti, aşağı yukarı sabit ve 1370 W/m² değerindedir, ancak yeryüzünde 0-1100 W/m2 değerleri arasında değişim gösterir. Bu enerjinin dünyaya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970'lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, güneş enerjisi çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir.

Sponsorlu Bağlantılar

Dünyanın yörüngesi üzerinde, uzayda, birim alana ulaşan güneş ışınları, güneşe dik bir yüzey üzerinde ölçüldükleri zaman 1,366 W/m²’dir. Bu değer güneş enerjisi sabiti olarak da anılır.

Atmosfer bu enerjinin %6’sını yansıtır, %16’sını da sönümler ve böylece deniz seviyesinde ulaşılabilen en yüksek güneş enerjisi 1,020 W/m²’dir. Bulutlar gelen ışımayı, yansıtma suretiyle yaklaşık %20, sönümleme suretiyle de yaklaşık %16 azaltırlar. Sağdaki resim 1991 ve 1993 yılları arasında uydu verilerine dayanarak, elde edilebilen ortalama güneş enerjisinin W/m² cinsinden gösterimidir. Örneğin Kuzey Amerika’ya ulaşan güneş enerjisi 125 ile 375 W/m² arasında değişirken, günlük elde edilebilen enerji miktarı, 3 ila 9 kWh/m² arasında değişmektedir.

Bu değer, elde edilebilecek mümkün en yüksek değer olup, güneş enerjisi teknolojisinin sağlayacağı en yüksek değer anlamına gelmez. Örneğin, fotovoltaik (güneş pili) panelleri, bugün için yaklaşık %15’lik bir verime sahiptirler. Bu nedenle, aynı bölgede bir güneş paneli, 19 ile 56 W/m² ya da günlük 0.45-1.35 kWh/m² enerji sağlayacaktır.

Bugünkü %8 verime dayalı teknoloji ile dahi, işaretli bölgelere yerleştirilecek güneş panelleri, bugün fosil yakıtlar, hidroelektrik, nükleer vb kaynaklara dayalı tüm santrallerin ürettiği elektrik enerjisinden biraz daha fazlasını üretebilecektir.

Hava kirliliğinin neden olduğu Küresel loşluk ise daha az miktarda güneş ışının yeryüzüne ulaşmasına neden olduğu için, güneş enerjisinin geleceği ile ilgili az da olsa endişe yaratmaktadır. 1961-90 yılları arasını kapsayan bir araştırmada, aynı dönem içerisinde deniz seviyesine ulaşan ortalama güneş ışını miktarında %4 azalma olduğu gözlenmiştir.

Güneş Enerjisi Teknolojileri
Güneş ışınlarından yararlanmak için pek çok teknoloji geliştirilmiştir. Bu teknolojilerin bir kısmı güneş enerjisini ışık ya da ısı enerjisi şeklinde direk olarak kullanırken, diğer teknolojiler güneş enerjisinden elektrik elde etmek şeklinde kullanılmaktadır.

Esnek Güneş Panellerinde Rekor Verim

Bir tür Güneş paneli teknolojisi olan polimer bazlı CIGS (Copper Indium Gallium Senenide), ince film teknolojisinde yeni bir verim rekoru kırıldı

İsviçre’deki Empa firması haberine göre Güneş ışığını elektrik enerjisine çevirmede %18,7 verim elde edildi. Empa, İnce Film ve Fotovoltaik Laboratuarı başkanı Ayodhya Tiwari elde ettikleri verim düzeyinin bir paradigma değişikliğine yol açacağını ve yakın gelecekte piyasada esnek CIGS panellerinin yaygınlaşacağını tahmin etmekte.

Güneş enerjisinden elektrik üretmek Güneş panellerinin yüksek maliyetinden dolayı yaygınlaşamıyor. Bir taraftan verimi artırma bir taraftan da yatırım maliyetini düşürme yönünde süregelen çalışmalar her iki cephede de ilerliyor. Üç birleşimli (triple junction) teknolojisi ile %40 üzeri verim elde edilmesine karşın bu teknolojinin yüksek maliyeti kullanım alanının sınırlı kalmasına neden oluyor. Buna karşılık CIGS ve genelde ince film teknolojilerinin üretimi kolay ve ucuz olmasına karşılık enerji dönüşüm verimi düşük.

Yeni rekor CIGS için iki değişik teknoloji ile olan fiyat / performans farkını kapatıyor. Polikristal silikon ve cam üstüne ince film teknolojileri ile bu farkın kapanması polimer bazlı CIGS teknolojisini esnekliği ve hafifliği ile öne çıkarmakta. Polimer bazın sağladığı bu avantajlar yanında üretim ve taşıma maliyetlerinin düşüklüğü, montaj ve uygulama kolaylığı büyük avantajlar sağlamakta.

Esnek CIGS panelleri, binaların yüzeylerine konabiliyor, cihazların herhangi bir veya birkaç yüzü kaplanabiliyor, elektrik üretim tesislerinde de kolayca montajı yapılabilip birbirlerine bağlanabiliyor.

Son yıllarda cam üstüne ince film teknolojisi bir olgunluk düzeyine erişti. Buna karşılık polimer bazlı teknoloji hala gelişmelere açık görülüyordu. Ancak İsviçre’deki çalışmalar bu açığı kapatıyor.

Empa’nın, yeni kurulan bir şirket olan FLISOM ile ortak yürütmekte olduğu proje, İsviçre Ulusal Bilim Vakfı (SNSF), Federal Enerji Ofisi (SFOE), ve AB çerçeve programları ile desteklenmekte. Projede CIGS katmanlarının büyütülmesi konusunda önemli teknolojik başarılar sağlandı. Beş yıl önce %14 olan verim bugün %18,7’ye yükseldi. Üretim metotları geliştirildi. Büyük çapta seri üretim için sorunlar çözüldü. Yalnız polimer değil, metal folyo üzerine CIGS ince film uygulaması da başarıldı.

Güneş Paneli
Vikipedi, özgür ansiklopedi

Güneş paneli, üzerinde güneş enerjisini soğurmaya yarayan bir çok güneş hücresi bulunduran bir enerji kaynağıdır. 6-30 (100Watt) panellik bir sistem, ihtiyaç olan yerlerde bir evin tüm elektrik ihtiyacını karşılayabilir. Endüstri uygulamaları veya elektrik santralleri için binlerce güneş panelinin kullanıldığı büyük sistemler kurulmaktadır. Bir güneş hücresinin performansı verimi ile ölçülür. Aldığı enerjinin yüzde kaçını kullanılabilir elektriğe dönüştürdüğü verimi belirler.

Sadece belli dalga boylarındaki ışık elektriğe dönüştürülebilir, geri kalan büyük miktar hücreyi oluşturan madde tarafından ya emilmekte ya da yansıtılmaktadır. Paneller, mevsimlere bağlı olarak farklı açılarla güneşe doğru yönlendirilerek her mevsimde azami verim alınması mümkün olmaktadır. Türkiye için genelde geçerli olan 60º kış eğimi sayesinde ve panel camlarının özelliği nedeni ile buzlanma veya kar birikmesi engellenmektedir. Güneş panellerinin çıkışına takılan özel güneş regülatörleri ile 12 ay boyunca en optimal koşullarda akü şarjı yapılmaktadır. Akülerde depolanan enerji yüksek verimli tam sinüs DC-AC (doğru akım - alternatif akım) çeviriciler ile 220 V AC akıma çevirilebilmektedir.

Güneş Pili Günedoğan ile (Ayçiçeği) Tanıştı

Araştırmacılar,güneş hareketli ve güneş panelleri statik iken ne yaparsınız? diye soruyor. Gün boyunca güneşi takip eden günebakan tarlalarından neden ilham almıyorsunuz? diye de ekliyor.Güneşin ışığı ve fotovoltaik paneller arasındaki açı enerjinin soğurulması nedeniyle önemlidir ve çeşitli “güneş takipçisi” sistemleri, karmaşık çark ve motorlarla donatılmış durumdadır. Ancak, bu amaca karmaşık bir yoldan gitmeyecek sistemleri tasarlamakta sonsuz fayda vardır.

Doğadan ilham alan, Wisconsin-Madison Üniversitesi'nde çalışan Hongrui Jiang ve ekibi, güneşin ışığı ve sıcaklığına doğrudan bir yanıt olarak eğilen ve hareket eden bir nanokompozit geliştirdi ve güneş pillerinin çıktısını belirgin şekilde artıracak bir cihaz yaptı.

Jiang, “Işıkla hareket eden çalıştırıcıların mükemmel olduğunu ve yeni uygulamalara kapı açabileceğini düşünüyorum” diyor ve neden “yapay heliotropizm” kavramını geliştirmeye karar verdiğini açıklıyor. Öncelikle Jiang doğal güneş ışığına karşılık veren bir malzeme geliştirmek zorunda idi ve ardından bunu çalışabilir bir teknoloji haline getirmesi gerekiyordu.Jiang'ın ışığa duyarlı kompoziti, ışığa göre iç dizilimsel sırasını değiştirebilme özelliğine sahip sıvı kristal elastomerler (LCE'ler) içeriyordu. Malzemenin içindeki değişim mekanik bir değişim oluşturur – ışığa karşılık malzeme eğiliyor veya bükülüyor ve tekrar eski haline dönüyor. Ancak Jiang LCE'lerin içine karbon nanotüp (CNT'ler) ilave ederek daha hassas bir hale getirdi.

Jiang, şöyle diyor: “Doğal güneş ışığı beyaz ışıktır, ancak şu andaki mevcut LCE'lerin pek çoğu yalnızca belirli dalga boylarına karşı hassastır”. Jiang şöyle devam ediyor: “Geliştirdiğimiz LCE beyaz ışığa tepki verebiliyor, çünkü CNT'ler ışığın geniş bir aralığını soğurabiliyor ve LCE matrisinin faz geçişi için ısı üretebiliyor”. Böylece Jiang'ın ürettiği malzeme, arkasında yalnızca içbükey bir ayna ile güneş ışığına karşılık verebiliyor ve ışığı bir yerde toplayabiliyor.


Jiang'ın grubu daha sonra bir güneş pilini destekleyen LCE kompoziti içerikli sütunlardan oluşan bir cihaz tasarladı, bunun tasarımı da Jiang'ın dediğine göre tabiattan alındı: “Harekete geçiricilerin çok katlı tasarımı heliotropik bitkilerden esinlenerek oluşturuldu. Harekete geçiricileri, her biri belli bir aralığı kapsayacak şekilde çok sayıda alt birime böldük. Güneş gün boyunca hareket ederken, güneşe doğru duran bir veya iki harekete geçirici tepki verecek ve güneş pillerini ışığa doğru çevirecektir ”. Arazi ve laboratuar testlerinde, tasarlanan cihaz bir kontrole karşı heliotrop panelinden gelen foto akımı ciddi ölçüde artırmış görünüyor.

Birleşik Krallık'taki Cambridge Üniversitesi'nde çalışan Eugene Terentjiev, konu hakkında şunları söylüyor: “Bu çalışmanın önemli bir yönü, cihazı daha ucuz ve daha pratik yapmak." Terentjiev, sıvı kristal elastomerlerde ışıkla oluşan mekanik değişimleri ilk tarif eden kişi idi. Terentjiev, konuşmasını şöyle bitiriyor: “Teknolojinin bu özel tasarımı alıp kullanması için biraz süre gerekiyor; en büyük faktör malzemelerin maliyetine bağlı gibi görünüyor (karmaşık bir maliyet, çünkü sağlam bir cevap almak için birinin ödemesi gereken bir fiyat bu), ayrıca tasarımın sağlamlığı da bir ölçüt”.

Hongrui, “Maliyeti düşürmek için anahtar yöntem seri imalat gibi gözüküyor” diyor ve teknolojiyi ticari hale dökebilmek için endüstride kendileriyle çalışabilecek firmalar bulmaya çalışıyor.Terentjev, Hongrui'nin başarılı olmasını umduğunu belirtiyor. “Sıvı kristal elastomer kaynaklı harekete geçiriciler alanında uzun zamandır bir uygulama bekleniyordu. Bu güneş takipçisinin en sonunda güneş enerjisi teknolojisine pratik fayda getirecek bir keşif olmasını umut ediyorum” diyerek sözlerini şöyle bitiriyor: “İşe yararsa, malzemelerin maliyeti aşağı inecek ve pek çok diğer uygulamalar yapılabilir hale gelecek”.

IBM, bol bulunan malzemelerden yapılan etkin ince film güneş pillerini elde etme umudu ile güneş enerjisi teknolojisinde önemli bir gelişme yakaladı.IBM'de çalışan fotovoltaik bilimciler Teodor Todorov ve David Mitzi, bakır, çinko, kalay ve selenyumun bileşiminden oluşmuş güneş pilleri ile günümüze kadar en yüksek verimliliğe ulaştıklarını bildiren yayınlarında elde ettikleri bulguları ayrıntıları ile açıkladı. Advanced Energy Materials dergisinde yayınlanan çalışmada, güneş enerjisinin CZTS güneş pili ile %11,1'inin elektriğe dönüştürüldüğü belirtildi.

Etkinlik seviyesi, Mitzi ve arkadaşlarının geçen yıl gösterdikleri %10,1 verimlilikten ciddi bir zıplama göstermiş. İlgili çalışmada CZTS güneş pillerinin, ticari olarak kullanılabilir durumda olacak kadar yüksek verimlilik gösterebileceği savunuluyor.CZTS ile IBM'in öncülüğünü yürüttüğü araştırma grubunun rekor kıran maddesi CIGS oldu, bununla oluşturulan güneş pilleri bakır, indiyum, galyum ve selenyum içeriyor. Ticari ürünlerde, bu hücrelerin etkinliği güneş panellerinde yaklaşık %12 ve laboratuarlarda %20 oluyor. Mitzi, CZTS %15 verimliliğe ulaşırsa CIGS'nin yerine geçebilir diyor.

Mitzi, şöyle konuştu: “CIGS ile yaptığımız gibi, CZTS ile de aynı verimliliği elde edemememizin bildiğimiz herhangi bir sebebi yok. Önümüzdeki bir veya iki yıl için bu alandaki temel hedeflerimizden biri de bu olacak.” Ayrıca Mitzi, CIGS'e bir alternatif geliştirmek yalnızca hücre yapmak için ham maddenin bulunabilirliğinde maliyet açısından çok büyük değildir diyor. Galyum ve indiyum, düz panel üretiminde kullanılmakta ve güneş enerjisi miktarı arttıkça baskıya uğramaktadır. Bu elementlerin üretiminin çoğu Çin'de merkezlenmiş durumda diye de ekliyor.

Bu elementleri CZTS hücrelerinde olduğu gibi daha bol bulunan bakır ve kalay ile değiştirmenin 500 gigawatt güneş gücünü sağlama potansiyeli var, bu miktar, yayına göre CIGS'den defalarca daha fazla. Araştırmacılar selenyumun yerine daha bol bulunan kükürdü koymayı da düşünmüş.Mitzi, beş yıl içinde CZTS'nin CIGS'yi etkinlik açısından yakalamasına makul bakıyor. IBM, GTM Araştırma'ya göre geçen yıl 577 megawatt değerinde CIGS paneli kurmuş olan Japonya'lı Solar Frontier şirketi dahil olmak üzere çeşitli güneş enerjisi firmaları ile çalışıyor.

Güneş enerjisi üreticileri ince film güneş panelleri geliştirdi, çünkü onlara göre bunlar daha ucuz olma ümidi taşıyor. Ancak zorunlu silisyum güneş enerjisi proseslerinin maliyeti son üç yılda hızla düştü.Böylece ince filmin maliyet avantajı azalmış oldu. Ancak CZTS ile çalışan birkaç araştırma grubunun uzun vadede beklentisi var. Mitzi, şöyle diyor: “Daha yüksek performans elde etmek için tamir edip bulmamız gereken şeyleri anlamaya başlıyoruz.”

Güneş Paneli Sisteminin Kurulması ve Maliyet Hesabı

Güneş enerjisi kullanarak elektrik üretimi, bugünlerde sıkça konuşulan yenilenebilir enerji kaynağı uygulamalarının oldukça popüler olan bir çeşididir. Bol olması, bedava olması, işletme maliyetinin düşük olması ve çevre kirliliğine yol açmaması gibi birçok iyi nedenden dolayı yatırımcıların dikkatini çekmektedir.

Bu çalışmada fotovoltaik hücreler ile elektrik enerjisi üreten sistemlerin tasarımı üzerine araştırma yapılmıştır. Ayrıca günlük ortalama elektrik ihtiyacı 5 kW-saat olan bir ev için örnek bir tasarım yapılarak maliyet hesabı yapılmıştır.

Sistemin Tasarımı

Güneş enerjisinden elektrik üretmek için kurulacak bir sistemde akü grubu, akü şarj regülatörü, evirici ve yardımcı elektronik devreler bulunur. Tabi ki uygulamaya göre bu bileşenler değişiklik gösterebilir. İstenen enerji miktarına göre güneş paneli ve sayısı belirlenir. Güneş olmadığı zamanlarda enerjisiz kalmamak için akü grubu sisteme dahil edilir. Akünün aşırı şarj ve deşarj olarak zarar görmesini engellemek için akü şarj regülatörü kullanılır. Şarj regülatörü akünün durumuna göre, güneş pillerinden gelen akımı keser ya da yükün çektiği akımı keser. Evirici, alternatif akım istenen uygulamalarda panelde elde edilen doğru akım elektriğini alternatif akım elektriğine dönüştürmek için kullanılır. İstenirse sisteme bir de maksimum güç noktası izleyicisi (MPPT) eklenebilir.

Fotovoltaik paneller

Güneş ışınlarını elektrik enerjisine çeviren cihazdır. Verimleri panel tipine göre değişmekle birlikte % 15-20 arasındadır. Laboratuar çalışmaları devam etmekte olup verim değerlerinin yükseltilmesi hedeflenmektedir. Türkiye şartlarında güneşlenme süresi; kışın 5 saat, sonbaharda 7 saat ve yazın 11 saattir. Günlük ortalama yük ihtiyacı 5 kW-saat olan bir ev için ortalama güneşlenme süresinin 6 saat olduğu kabul edilirse saatlik 1 kW’lık üretim yapan bir güneş paneli sistemi tasarlanması evin enerji ihtiyacını karşılamak için yeterli olacaktır. Paneller, ortam koşullarının elverişli olması durumunda nominal güçlerini üretebilirler. Panel camının kirli olması, güneş ışınlarının geliş açısının dik olmaması, havanın çok sıcak veya çok soğuk olması panel verimini düşürecektir. Bu yüzden hesaplanan güç değerinin biraz yukarısında bir değerde panel kullanmak uygun olacaktır. Tüm bu faktörler göz önünde bulundurulduğunda 1 kW değerindeki sistemin bizim için yeterli olacağı görülmektedir. Gerekli güneş paneli gücünün hesaplamasında kullanılabilecek programlar ve web adresleri yaygındır. Hesaplamaya yardımcı olabilecek bir internet sayfası yazının sonuna eklenmiştir. 1 kW lık enerjiyi elde edebilmek için 5 tane 200 W değerinde panel kullanmak uygundur. İsteğe göre panel gücü daha değişik değerlerde seçilebilir. Tabiî ki bu seçime göre panel sayısı değişecektir. Bu noktada optimum panel gücü ve sayısı hesaplanmalıdır. Bu uygulamada mono kristal silikon hücre tipli Sunrise firmasının SR-M654200 modeli güneş paneli kullanılmıştır. Üretilecek enerji miktarı mevsimlere göre değişecektir. Örneğin yazın güneşlenme süresinin 11 saat olduğu bir yerde bir günde üretilen enerji 11kW-saat olacaktır. İhtiyaçtan fazla enerjinin elde edilmesinde bir sıkıntı yoktur. Bu fazla enerji sulama, çevre aydınlatması gibi alanlarda kullanılabilir. Hatta yasal çerçeveler içersinde elektrik kuruluşuna satılabilir.

Akü sistemi

Aküler elektrik enerjisinin depolanmasında kullanılır. Güneş olmadığı zamanlarda enerjisiz kalmamak için elektrik enerjisinin depolanması mantıklıdır. Ayrıca güneşsiz günler de olabilmektedir. Bu yüzden enerjinin depolanması oldukça önemlidir. Akü kapasitesinin belirlenmesinde en önemli faktör sistemin güneş göremeyeceği gün sayısını ya da saatini hesaplamaktır. Biz bunu 2 gün olarak kabul edersek; günlük tüketimi 5 kW-saat olan bir ev için 10 kW-saatlik enerjiyi depolayabilecek bir akü grubu gereklidir. Sistem gerilimini 12 V seçersek, 12 V 1200 Ah’ lik akü grubu sistemimiz için yeterli olacaktır.
Bu akü grubu 12V x 1200 Ah =14,4 kW'lık enerjiyi depolayabilme özelliğine sahiptir. Akünün çeşidine göre değişmekle birlikte genel olarak akülerin tamamen boşaltılmaması daha sağlıklıdır. Uygulamada %75'e kadar boşaltıma izin verilmesi uygun olabilir. Küçük kapasiteli akü hücreleri birbirine bağlanarak daha yüksek kapasiteli akü grupları meydana getirilebilir. 6 adet 12 V, 200 Ah lık akü hücreleri paralel bağlanarak 12 V, 1200 Ah'lık akü kapasitesine ulaşılması mümkündür. Paralel bağlamada pozitif ve negatif kutupların doğru bir şekilde bağlanmasına dikkat edilmelidir. Biz uygulamamız için kuru tip aküyü seçtik.

Akü şarj regülatörü

Güneş panelinden gelen akımı ayarlayarak akünün tam dolmasını veya tamamen boşalmasını engeller. Tüketici için gerekli akım değerine göre sistemde uyumlu çalışabilecek tipte seçilmesi gereklidir. Ayrıca akü şarj regülatörünün, akü gerilimine uyumlu olması gerekmektedir. Şarj regülatöründen direkt doğru akım çıkışı alınabilir. Çoğu regülatörde şarj durumuna ait sayısal bilgileri gösteren ekran bulunmaktadır. Bir çok regülatör üreticisi firma panel gücüne göre seçilmesi gereken regülatörü saptamış ve tablolar halinde kataloglarına koymuşlardır. Bu kataloglar incelendiğinde bizim sistemimiz için gerekli regülatörün, 12V 60 A lik regülatör olduğu görülmektedir.

Evirici

DA enerjisinin AA enerjisine çevrilmesine yarayan cihazlardır. Genel olarak tam sinüs çıkışı veren ve vermeyen olmak üzere iki çeşit evirici bulunmaktadır. Hassas yüklerin bulunduğu sistemlerde tam sinüs çıkışı verebilen eviricilerin kullanılması gereklidir. Evirici gücü, sistemde aynı anda çalışabilecek yüklerin güç değerleri toplanarak elde edilir. 2000 W lık çamaşır makinesi, 100 W lık lamba ve 300 W lık ses sisteminin aynı anda çalışacağını düşünürsek 2500 W lık evirici bizim için yeterlidir. Eviricinin güç değeri yüksek seçilebilir ama maliyeti arttıracağı unutulmamalıdır.
Diğer ekipmanlar
Sistemde kullanılması gereken diğer elemanlar kablolar ve sigortalardır. Ayrıca sistemi izleyebilmek için çeşitli elektronik devreler de kullanılabilir. Sigorta ve kablo seçimi sistemin düzgün çalışabilmesi için son derece önemlidir. Kablo seçiminde gerilim düşümü de dikkate alınmalıdır.

[H2]Solar Panel Yerine Solar Enerji Hunisi[/H2
Bilim insanları, güneş ışınlarının saçtığı enerjinin büyük kısmını toplayamadığını belirttikleri solar paneller yerine, daha fazla ışın toplayabilecek bir yöntem üzerinde çalışıyor. Yeni yöntemle, özel bir materyal mikroskobik iğneyle şişlenerek enerji toplamak için kullanılacak. Silikondan yapılan solar hücrelerin güneş ışınlarındaki enerjinin büyük kısmını kaçırdığını ifade eden ABD’li ve Çinli bilim insanları, metaryallerin sadece bir molekül kalınlığındaki tabakası üzerinde oynayarak, materyalin daha fazla güneş ışığını yakalayacak şekilde moküler yapısını değiştirebileceklerini belirtti.

ABD’nin MIT (Massachusetts Institute of Technology) ve Çin’in Peking ile Xi’an Jiaotong Üniversiteleri tarafından yürütülen araştırmaya göre, her renkteki güneş ışınlarını yakalamak ve enerji için depolamak mümkün.Kristal silikondan yapılan geleneksel solar paneller, görünür ışığın en uzun dalgaboyuna sahip olan kırmızıya oldukça hassas. Kristal yapıya sahip olmayan silikon ise mavi aralığındaki dalgaboylarına ait ışınlara hassaslığıyla biliniyor.

Mikroskobik İğneyle Şişleme Yöntemi

Araştırmacılar, Güneş’in en güçlü dalgaboylarının tayfın yeşil kısmında yer aldığına dikkat çekti. Yeşil ışığın dalgaboyundan saçılan fotonlar, solar panellerin içindeki atomlara çarpıyor ve elektronlarla etkileşime girerek elektrik ortaya çıkarıyor. Eğer solar paneller Güneş’ten saçılan daha fazla rengi yakalayabilirse, daha fazla elektrik üretecek ve daha etkin olacaklar.Nature Photonics dergisinde yayımlanan araştırmada, MIT profesörü Ji Lu ve meslektaşları, güneş ışınlarından daha fazla enerji toplayabilmek adına ‘her ince metaryal tabakasını bir solar enerji hunisine' çevirmeyi önerdi.

Araştırmacıların kullanmayı öne sürdüğü materyal molibden disülfür. Bugüne kadar solar panellerde kullanılmayan molibden disülfür, transistörler için yıllardır bir yarı iletken olarak deneniyor. Aynı zamanda ‘ultra güçlü materyaller’ sınıfında yer alan molibden disülfür, çok uzun süre kırılmadan belli bir şekle sokulabiliyor.Uygulanması düşünülen teknikte, molibden disülfür, mikroskobik bir iğneyle ‘şişlenecek.’ İğnenin basıncı, materyalin huni benzeri bir yapıya girmesini sağlayacak ve merkezine doğru yoğunluğu artıracak.

Molibden disülfür, silikon gibi güneş ışınına maruz kaldığı zaman elektron saçıyor. Materyali bir huni şekline sokarak, köşelerinden merkezine kadar atomik yapısını değiştirmeyi ve güneş ışığının farklı dalgaboylarındaki fotonlara tepki verecek bir hale gelmesini sağlamak istiyor.Düşünülen teknik başarılı olursa, tek bir materyal tabakası Güneş’ten daha fazla enerji elde edilebileceğini gösteriyor. Dahası, huni şeklini alacak materyalin dibinde elektrostatik kuvvet etkisiyle toplanacak olan yüklü parçacıklar, tabakanın yüzeyine rasgele dağılmak yerine daha fazla enerji sunacak bir yoğunluk oluşturacak.IBM ve Intel’in geçmişte esnek yüzeyler üzerinde yaptığı deneylere benzer olarak yürütülen araştırmada, henüz düşünülen tekniğin geçerli olduğu gösteren bir sonuç elde edilmedi.

Güneş Panelleri Nasıl Çalışır?

Güneş ışığı foton adı verilen küçük enerji paketlerinden oluşur. Her dakika güneşten gelen fotonlar dünyanın bir yıllık enerji tüketimine yetecek kadar enerjiyi dünyamıza ulaştırırlar.

Güneşten gelen bu enerjiyi kullanarak elektrik üretme amaci ile güneş panelleri, başka bir deyişle fotovoltaik paneller kullanılır.

Güneş panelleri yani Fotovoltaik paneller , birçok solar hücreden oluşur. Bu hücreler silikon adı verilen ve dünyamızda çokça bulunan elementlerden yapılır.Herbir hücre, aynen pillerde de olduğu gibi, elektrik akimi yaratmak için bir pozitif ve bir negatif katmandan oluşur.

Güneşten gelen fotonlar güneş panelinin üzerinde bulunan bahsettiğimiz bu hücreler tarafından gunes enerjisiemildiklerinde, açığa çıkan enerji elektronların özgürce hareket etmelerine yol açar.

Elektronlar panelin alt kışıma doğru yol alır ve bağlantı kablosundan dışarı çıkarlar. Elektronların bu akımına elektrik denir.

İstenilen enerji miktarına göre solar hücreleri bir araya getirip birçok farklı alanda kullanmak ve enerji üretmek mümkündür. Kullanılan panelin boyutu yapılacak ise göre değişse de, işleyiş prensibi aynidir.

Fotovoltaik sistemlerin güneş enerjisinden elektrik enerjisi ürettiğini bilmekteyiz. Fakat bu şekilde elektrik üretmek için sadece güneş panelleri yeterli değildir. Bir fotovoltaik sistem güneş panelinin dışında birçok cihazın bir arada kullanılmasını gerektirir.