Güneş pilleri veya daha yaygın isimleriyle, fotovoltaik piller, üzerlerine düşen güneş ışınımını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren kurulumlardır. İlk güneş pili, 1954 yılında, ABD’de, Bell Laboratuarlarında geliştirilmiş, daha çok uzay çalışmalarında, uyduların güç gereksinimlerini karşılamak için kullanılmışlardır. Uzay programlarının gelişimiyle birlikte, yarı-iletken sınıfı silisyumdan üretilen güneş pilleri hızlı bir gelişim göstermişlerdir. Hareketli parçası olmadığı için güvenilir bir sistem olmasına karşılık pahalı olması uzun yıllar laboratuar çalışması olarak kalmasına neden olmuştur. Güneş pillerinin, alternatif ve güvenilir bir enerji üretim sistemi olarak kullanılmaya başlanması, 1970’li yılların başında ortaya çıkan petrol krizi sayesindedir. Gelişen performanslarının yanında, maliyetlerinin azalması ve güvenilirliklerinin artması öne çıkmalarını sağlamıştır.
Güneş pilleri, güneş ışığını doğru akım olarak elektrik enerjisine çevirir. Elde edilen elektrik, doğru akım olarak kullanılabildiği gibi, alternatif akıma dönüştürülerek de kullanılabilir veya daha sonra kullanılmak amacıyla depolanabilir. Temel olarak, güneş pili; yakıtı güneş ışığı olan, hareketli parçaları olmayan ve çevreye zararlı atıklar içermeyen bir elektrik üretim düzeneği olup, güneş ışığından her yerde yararlanmak olasıdır; ayrıca bu sistemler kolay taşınıp, monte edilebilme özelliğine sahiptir. Elektrik çıkış güçlerine göre, kol saati, hesap makinası gibi küçük güçlü yerlerden, elektrik üretim santralları gibi büyük güçlü yerlere kadar, elektrik enerjisinin gerektiği her yerde rahatlıkla kullanılabilirler.
FOTOVOLTAİKLER
Fotovoltaik (photovoltaic) terimi, ışıktan gerilim üretilmesi anlamına gelir ve genellikle “PV” ile gösterilir. Fotovoltaik piller için kullanılan ortak terim “Güneş Pilleri” olmakla birlikte, piller her tür ışık altında elektrik üretebilirler. Güneş pilleri, enerjinin korunumu yasasına uygun olarak, ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren cihazlardır; ancak enerjiyi depolayamazlar. Işık kaynağı (örneğin güneş) ortadan kalktığında, pilin ürettiği elektrik de kesilir. Eğer elektrik gece boyunca da kullanılmak isteniyorsa, devreye bir elektrik depolayıcı (akü) eklenmelidir.
Güneş pillerinin imal edildiği pek çok materyal vardır. Fakat en sık kullanılan silisyumdur. Silisyum, dünyada oksijenden sonra en çok bulunan elementtir ve oksijenle birlikte kuartz veya daha bilinen haliyle kumu oluştururlar. Zehirsiz ve güvenilir olduğu kadar da bol bulunabilen bir malzemedir. Güneş pillerinin imal edildiği silisyum, aynı zamanda bilgisayar chiplerinin yapımında da kullanılmaktadır. Piller, enerji dönüştürme sırasında herhangi bir yakıt kullanmazlar, yakıtları gün ışığıdır. Üzerlerine düşen ışık ne kadar fazlaysa üretilen enerji de o kadar fazla olacaktır. Yakıtları olan güneş ışığı, dünya üzerinde bol oranda ve bedava bulunan belki de tek yakıttır. Üstelik rüzgar ve hidrolik enerjiye nazaran, dünya üzerinde dağılımı daha uniformdur.
Başka malzemeler kullanılıyor olsa bile, günümüzde, pek çok güneş pili silisyumdan yapılmaktadır. Güneş pilinin üzerine güneş ışığı düştüğünde, silisyum atomunun son yörüngesindeki valans elektronunu negatif yükler. Işık foton denilen enerji partiküllerinden oluşmuştur. Fotonları, saf enerjiden oluşmuş bilardo toplarına benzetmek olasıdır ve bunlar bir atoma çarptıklarında tüm atom enerjilenir ve en kolay kopabilecek durumda olan son yörüngedeki valans elektronu kopar. Serbest kalan bu elektronda, voltaj veya elektriksel basınç olarak isimlendirebileceğimiz potansiyel enerji ortaya çıkar. Bu enerji, bir aküyü şarj etmek veya bir elektrik motorunu çalıştırmak için kullanılabilir. Önemli olan nokta, bu serbest elektronları pil dışına alabilmektir. Üretim sırasında, pilin ön yüzeyine yakın yerde bir iç elektro-statik bölge oluşturularak, bu elektronun serbest duruma geçmesi sağlanır. Silisyum kristali içine diğer elementler yerleştirilmiştir. Bu elementlerin kristal içinde bulunması, kristalin elektriksel olarak dengede olmasını önler. Işıkla karşılaşan malzemede, bu atomlar dengeyi bozar ve serbest elektronları diğer pile veya yüke gitmeleri için pilin yüzeyine doğru süpürürler. Milyonlarca foton pilin içine akarken, enerji kazanıp bir üst seviyeye çıkan elektronlar da, pil içindeki elekro-statik bölgeye ve oradan da pil dışına akarlar. İşte bu oluşan akış elektrik akımıdır.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder